我國華東師範大學科研人員在實驗室中利用納米材料成功“再造”葉綠體,以極其低廉的成本實現了光能發電。
葉綠體是植物進行光合作用的場所,它有效地將太陽光轉化成為化學能。此次課題組對植物的葉綠體進行研究,目的是為了研製出一種與葉綠體結構相似的新型電池——染料敏化太陽能電池,將光能轉化成電能。
在上海市納米專項基金的支持下,華東師範大學科研人員實驗與探索達3年多,終於獲得重大科研成果。世界最高水平的光電轉化效率是11%,而這塊仿生太陽能電池的轉化率已超過了10%。
項目負責人孫卓教授,是華東師大光電集成與先進裝備教育部工程研究中心主任,他向人們展示了新型太陽能電池的“三明治”結構——中空玻璃夾著一層納米“夾心”,這層幾十微米厚的複合薄膜中藏著光電轉化的玄機。
納米“夾心”的“配方”十分獨特:染料充當“捕光手”,納米二氧化鈦則是“光電轉換器”。科研人員別出心裁地在染料上“撒”了點由納米熒光材料製成的量子點。這樣,不同波長的陽光都能為燃料吸收,染料就能夠盡可能多地吸收到太陽光。隻要不斷改進這層幾十微米厚的複合薄膜,這種太陽能電池的光電轉化效率就能一次次提高。
作為第三代太陽能電池,廉價的原材料、簡單的製作工藝、光照要求低是染料敏化電池的最大吸引力。染料敏化電池的成本僅相當於矽電池板的十分之一。同時,在陽光不太充足的室內,其光電轉化率也不會受到太大影響。
另外,如果用塑料替代玻璃“夾板”,就能製成可彎曲的柔性染料敏化電池;將它做成顯示器,就可一邊發電,一邊發光,實現能源自給自足。