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新型电池像树叶一样把光酿成电?

时间：2009-11-19 泉源：科技网

■ 新闻缘起

　　绿色植物通过叶绿体举行光相助用，，，，从而将太阳光转化成化学能。。。受光相助用启发，，，，科学家们正在着手研制一种与叶绿体原理部分相似的新型电池——染料敏化太阳能电池，，，，它可将光能转化成电能，，，，实现真正“零排放”。。。

　　光伏工业作为新能源领域的生力军，，，，已成为江苏增添最快的高新手艺工业之一。。。可是，，，，作为清洁能源代表的硅太阳能电池，，，，工业链上游的硅质料生产却是高能耗和高污染工业。。。为此，，，，科学家已着手研制用更多新质料制备太阳能电池。。。

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　　关于绿色植物的光相助用，，，，各人可能并不生疏：通过叶绿体，，，，吸收并使用光能，，，，把二氧化碳和水转化成贮存能量的有机物，，，，并且释放出氧气。。。

　　整个历程中，，，，只要有太阳光，，，，光相助用就能一直举行下去。。。

　　一种名为“染料敏化太阳能电池（以下简称DSC）”的事情原理与光相助用原理相类似。。。差别的是，，，，绿色植物的光相助用是通过叶绿体，，，，DSC的光相助用中，，，，借助的是类似叶绿素的染料来吸收太阳光，，，，爆发电子，，，，电子再被电极网络，，，，然后再通过外电路，，，，回到反电极，，，，爆发光电流。。。

　　这种电池被以为是太阳能研究和开发领域泛起的又一“曙光”。。。南京工业大学教授冯晓东最近向记者透露，，，，该电池将成为下一代的低本钱太阳能电池。。。若是这种电池实验乐成，，，，将使清洁能源的使用走入千家万户。。。

　　有光就有电？？

　　“整个循环历程，，，，只要有太阳光，，，，并且与外电路接通，，，，就能一连一直地将能量转换成电荷。。。”中科院等离子体物理研究所研究员戴松元先容了该电池的事情原理：当染料分子吸收太阳光后，，，，电子最先变得活跃，，，，并脱离原先的基态，，，，与二氧化钛爆发氧化反应，，，，电子很快跑到外貌被电极网络，，，，通向外电路；；；而从另一端电极返回的电子被电解质中的离子捕获，，，，送还给被氧化的染料分子，，，，使其重新回复到基态，，，，这就完成电子的输运循环历程。。。

　　但冯晓东同时体现，，，，DSC的光相助用与植物的光相助用差别。。。植物中叶绿素分子可以说就是DSC中所用的染料分子中的一种。。。它与植物的光相助用的相似点就是光吸收，，，，分子受引发，，，，电荷转达。。。区别就在于后面的办法纷歧样，，，，对DSC来说就是在两个电极中网络转达过来的电荷，，，，爆发电能；；；而对光相助用，，，，电荷转达到反应中心，，，，形成新的化学键，，，，它将光能装换成化学能。。。

　　新型电池造价几何？？

　　“DSC制作简朴、本钱低廉、情形友好，，，，并可以制备在柔性基板上。。。”冯晓东先容，，，，与硅基太阳能电池相比，，，，作为薄膜光伏电池的DSC制备很是简朴，，，，这是该电池的一大优势。。。

　　别的，，，，DSC的原质料富厚，，，，本钱低廉，，，，性能稳固。。。电池制作中主要工艺是大面积丝网印刷手艺和简朴浸泡要领，，，，有利于大面积工业化生产，，，，并且所有原质料和生产工艺都无毒、无污染，，，，电池中的导电玻璃可以获得充分的接纳，，，，对保�；；で樾斡兄饕囊庖�。。。

　　戴松元体现，，，，由于DSC可直接把太阳能转酿成电能，，，，实现大规模光伏发电，，，，对解决我国宽大中西部无电地区的能源问题有重大意义。。。他算了一笔账，，，，从久远来看，，，，若是DSC本钱降到每峰瓦10元，，，，其性价比就可与通例能源相当。。。若是效率抵达7%，，，，每平方米电池供电将有70瓦，，，，那么，，，，14.3平方公里的面积就可抵达1000兆瓦的供电能力。。。

　　新型电池瓶颈在哪？？

　　要使光伏发电成为未来能源系统的组成部分，，，，要害是要实现其性能价钱比可与通例能源相当。。。戴松元先容，，，，以DSC的本钱优势，，，，如抵达6%的光电转换效率，，，，室外稳固性抵达10年以上，，，，就具有了工业化潜力。。。但DSC作为一种恒久置于户外的装置，，，，必将受到种种自然条件的影响。。。因此，，，，研究长寿命、高稳固性的DSC是一个十分迫切的问题。。。

　　冯晓东指出，，，，染料敏化太阳电池遇到的另一个问题是染料分子问题，，，，现在它的光吸收效率还不敷高。。。照射到地球上太阳光的光谱很宽，，，，光谱中49%能量集中在红外光，，，，而现在的绝大大都染料分子对红外光的吸收效率不高。。。以是合成具有高吸收效率的染料分子也成为一个很主要的研究偏向。。。

　　会不会取代硅基太阳能？？

　　2004年，，，，在工业化研究上，，，，戴松元的研究团队在海内居于领先职位。。。他们制备的大面积串联电池组件（15×20cm2）的初始效率为5.9%, 稳固效率抵达5%。。。这为下一步工业化生产打下了优异的基础。。。

　　他先容，，，，DSC的下一步主要目的是在工艺和工业化制造手艺上，，，，争取有新的突破，，，，重点解决电池长时间稳固性和提高电池组件的效率，，，，一旦推广应用，，，，要求至少要有15—20年以上的稳固期。。。但从久远来说，，，，太阳电池要真正做到低价应用，，，，使通俗老黎民用得起，，，，才是要害的出路。。。

　　冯晓东以为，，，，光伏电池会在未来成为一种主要的清静可靠的新能源。。。DSC作为光伏电池的一种，，，，有它的特有应用市场，，，，虽然它还不可能取代现在硅基太阳能的统治职位。。。

　　延伸阅读

　　“人造树叶”零排放

　　南京工业大学教授冯晓东向记者先容，，，，其中一种新型太阳能电池，，，，使用了廉价的性能很好的纳米二氧化钛为电池的负极，，，，然后在纳米二氧化钛上吸附一层对太阳光敏感的有机染料，，，，以是叫染料敏化太阳能电池。。。它制作的原质料简朴易得，，，，工艺并不重大，，，，功效犹如于一片树叶，，，，以是被形象地称为“人造树叶”。。。

　　和树叶相较量，，，，染料敏化太阳能电池中所使用的染料，，，，就犹如树叶中的叶绿素，，，，在太阳光的照射下，，，，会爆发电子，，，，纳米二氧化钛电极则是集结电子的网络器。。。这种电池只要在光照下，，，，就会源源一直地爆发电子，，，，将光能直接转化为太阳能，，，，并且不会排放任何废物。。。

　　薄如蝉翼，，，，可随意弯曲

　　据悉，，，，由于二氧化钛具有较好的可见光透过率，，，，以是这种“人造树叶”险些是透明的，，，，薄如蝉翼并且可以随意弯曲，，，，随着质料和器件结构的一直刷新，，，，这种神奇“树叶”的商业化远景很是乐观。。。

　　专家先容，，，，这种透明的“树叶”若是做成大面积的，，，，有可能取代玻璃，，，，只要吸收光照，，，，就可以为室内小型电器提供动力，，，，也可以为室外广告牌提供电力。。。在高原沙漠地带，，，，只要在车顶上架个装有“人造树叶”的大篷，，，，就可以为小型汽车提供动力，，，，人们远程旅行时就不必担心汽车缺少燃油，，，，还免去了旅行中特另外辎重。。。

　　别的，，，，这种可弯曲并且透明的电池不但收放自若，，，，还能层叠起来，，，，提高太阳光的使用率，，，，在航天方面将是宇宙飞船或者卫星动力的新宠。。。

　　■ 相关链接

　　1965年,日自己Namba和Hishiki制备出第一个染料敏化太阳能电池。。。

　　1991年,瑞士人Gratzel发明了高性能的染料敏化太阳能电池。。。

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