蜂窩狀3D石墨烯或能降低染料敏化太陽(yáng)能電池成本

    鋰電世界  據(jù)了解，美國(guó)密歇根理工大學(xué)科學(xué)家宣稱(chēng)，他們開(kāi)發(fā)出一種低成本陰極材料，能夠取代此前在染料敏化太陽(yáng)能電池生產(chǎn)中所必須的貴金屬鉑。相關(guān)研究在線(xiàn)發(fā)表在科技期刊《應(yīng)用化學(xué)(國(guó)際版)》上。

    染料敏化太陽(yáng)能電池具有穩(wěn)定性好、理論效率高、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)過(guò)程環(huán)境友好等特點(diǎn)，被認(rèn)為是眾多新型太陽(yáng)能電池技術(shù)中最有前途的一種。以它為基礎(chǔ)的柔性太陽(yáng)能電池因柔性好、質(zhì)量輕、易大面積生產(chǎn)，更是近年來(lái)研究的一大熱點(diǎn)。但在大規(guī)模推廣和應(yīng)用前，該技術(shù)還有諸多障礙需要掃清。貴金屬鉑便是其中之一。雖然鉑在染料敏化太陽(yáng)能電池的制造中用量不多，但其每盎司1500美元的價(jià)格還是在一定程度上推高了最終產(chǎn)品的售價(jià)，為大面積推廣增加了難度。

    為此，負(fù)責(zé)此項(xiàng)研究的美國(guó)密歇根理工大學(xué)材料與工程學(xué)院教授胡云航(音譯)團(tuán)隊(duì)，專(zhuān)門(mén)研制出了一種能夠取代鉑的新材料，研究人員稱(chēng)其為蜂窩狀3D石墨烯。為制造出這種具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的石墨烯材料，胡云航團(tuán)隊(duì)讓氧化鋰與一氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而生成一種碳酸鋰(Li2CO3)和蜂窩狀石墨烯的混合物質(zhì)。而后，再用酸將整個(gè)結(jié)構(gòu)中的碳酸鋰粒子去除，留下蜂窩狀石墨烯。

    研究人員發(fā)現(xiàn)，這種蜂窩狀3D石墨烯具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，催化活性高，在能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)化方面極具潛力。為證實(shí)猜想，他們將染料敏化太陽(yáng)能電池中的鉑電極換成了蜂窩狀3D石墨烯電極。在同樣的日照條件下的實(shí)測(cè)結(jié)果顯示，採(cǎi)用新材料的太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)7.8%，與使用鉑的普通染料敏化太陽(yáng)能電池的8%極為接近。

    胡云航說(shuō)，合成這種蜂窩狀3D石墨烯既不困難也不昂貴，是制造陰極的理想材料。今后還將繼續(xù)研究，以期進(jìn)一步提高性能。

    以此來(lái)看，萬(wàn)能材料非碳莫屬，尤其在石墨烯發(fā)明后。