瑞士開發(fā)低成本染料敏化太陽能電池
瑞士開發(fā)低成本染料敏化太陽能電池
據(jù)中國科技網(wǎng)消息 《每日科學(xué)》網(wǎng)站11月11日報道,瑞士洛桑理工大學(xué)的科學(xué)家凱文·西沃拉領(lǐng)導(dǎo)的研究小組正致力于利用豐富而廉價的氧化鐵(鐵銹)和水研發(fā)一種新型染料敏化太陽能電池(DSSC),以利用太陽能制備氫氣。雖然發(fā)表在最新出版的《自然光學(xué)》上的這項研究成果目前仍處于試驗階段,但它代表了科學(xué)家在氧化鐵和染料敏化二氧化鈦太陽能電池研究方面的新突破。
染料敏化太陽能電池是一種模仿光合作用原理的太陽能電池,主要由納米多孔半導(dǎo)體薄膜、染料敏化劑和導(dǎo)電基底等幾部分組成。其因原材料豐富、成本低、工藝技術(shù)相對簡單,在規(guī)?;I(yè)生產(chǎn)中具有較大優(yōu)勢,對保護人類環(huán)境具有重要意義。
1991年,瑞士洛桑理工大學(xué)教授格蘭澤爾在染料敏化太陽能電池領(lǐng)域取得重大突破,成功研制出可利用水直接生產(chǎn)氫氣的太陽能電池。此后科學(xué)家們一直致力于研究低成本、高轉(zhuǎn)換率且能規(guī)?;a(chǎn)的染料敏化太陽能電池。
通常研究人員多采用氧化鈦、氧化錫和氧化鋅等金屬氧化物作為納米多孔半導(dǎo)體薄膜,西沃拉研究小組所遵循的基本原理與格蘭澤爾相同,但采用氧化鐵作為半導(dǎo)體材料。其研制的設(shè)備是一種完全自備式控制,設(shè)備所產(chǎn)生的電子用于分解水分子,并將其重新組成為氧氣和氫氣。該研究小組人員利用光電化學(xué)技術(shù)致力于解決困擾氫氣制備的最關(guān)鍵問題——成本。
西沃拉說:“美國的一個研究小組已能將染料敏化太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率提高到12.4%。盡管其在理論上前景很誘人,但該方法生產(chǎn)電池的成本太高,生產(chǎn)面積僅為10平方厘米的電池,其成本就高達10000美元。”因此,西沃拉研究小組一開始就給自己設(shè)定了一個目標(biāo),即僅采用價格低廉的材料和技術(shù)。
西沃拉指出,他們研制的設(shè)備中最昂貴的部分是玻璃面板。目前新設(shè)備的轉(zhuǎn)換效率依然較低,僅為1.4%至3.6%,但該技術(shù)潛力很大。研究小組還致力于研制一種簡易便捷的制作工藝,比如利用浸泡或擦涂的方式制作半導(dǎo)體薄膜。西沃拉說:“我們希望未來幾年內(nèi)將轉(zhuǎn)化效率提高到10%左右,生產(chǎn)成本降為每平方米80美元以下。如果能實現(xiàn)此目標(biāo),就能較傳統(tǒng)的制氫方法更具競爭力。”
西沃拉預(yù)計,采用氧化鐵作為半導(dǎo)體材料的串聯(lián)電池技術(shù),其轉(zhuǎn)換效率最終將能夠達到16%,同時成本也將會很低廉,這是該技術(shù)的最大優(yōu)勢。如果能夠以廉價的方式成功儲存太陽能,這項發(fā)明將能夠大幅度增加人類利用太陽能的力度,可成為利用可再生能源的一種可靠方式。
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