柔性聚合物太阳能电池 手机阳光下随时充电
摘要: “与传统的半导体硅材料为主的太阳能电池最大不同的是,柔性聚合物太阳能电池可以像纸币一样任意弯曲甚至折叠,展开之后放在阳光下就可以充电,非常轻巧,携带方便。”
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记者从苏州大学获悉,在博士生导师、国家“青年千人计划”入选者马万里教授的指导下,该校纳米科技学院研究生袁建宇带领的科研小组花费一年多时间,成功研制出了“柔性聚合物太阳能电池”,该成果已成功申请两项发明专利。
“目前市面上能够见到的太阳能电池以传统的无机材料为主,这类电池产品笨重,面积较小,生产成本昂贵,而且在生产过程中消耗大量电力能源,造成了很多环境污染。与传统的半导体硅材料为主的太阳能电池最大不同的是,柔性聚合物太阳能电池可以像纸币一样任意弯曲甚至折叠,展开之后放在阳光下就可以充电,非常轻巧,携带方便。”在苏大纳米科技学院的实验室里,袁建宇向记者展示了这款外观就是一张透明塑料薄膜的新型太阳能电池板,它就像普通的纸张一张,可以弯曲成筒状等各种形状,如果仔细观察,会发现这张透明的塑料薄膜上印有一层薄薄的化学物质。不要小看这层100纳米厚度的薄膜,它是一种新型的聚合物材料,正是这款新型太阳能电池的核心,就是依靠它才能吸收到太阳能,再转换成电能。
“与传统的半导体硅材料为主的太阳能电池最大不同的是,柔性聚合物太阳能电池可以像纸币一样任意弯曲甚至折叠,展开之后放在阳光下就可以充电,非常轻巧,携带方便。”袁建宇将手中的太阳能电池板弯曲起来,可以卷成筒状,也可以做成波浪形等任意形状。他说,柔性聚合物太阳能电池生产工艺简单,可采用卷对卷大量生产,如同印报纸一样制造太阳能电池,生产过程中的成本和能耗也更低,这些都是传统太阳能电池无法实现的。
袁建宇同学介绍说,由于这种太阳能电池具有透明、颜色可调的特性,因此可以安装在包括房屋和车辆的顶部、窗户或玻璃面板上,实现自发电自用,甚至可以将多余的电卖给电网;也可以制作到背包等移动物品上,实现移动充电,在国外这些都已有试点应用。而在我国此类电池的基础研究方面、论文的发表数目处于国际领先水平,但是生产还没有突破,目前还没有明确的产品标准,更没有市售的产品。
由于柔性聚合物太阳能电池只有短短不到二十年的研制时间,因此提高光电转换率、压缩生产成本依然是科学家们需要进一步攻克的难关。经过测试,袁建宇带领的科研小组研制的新型聚合物材料制作的太阳能电池的光电转化率已经接近7%,高于目前商品化此类电池3%—5%的转化率。从生产成本上来看,这种新型材料也更为低廉,按照测算,有望将目前柔性聚合物太阳能电池产出每1瓦特电的生产成本从现在的1—2美元,通过后期大规模商业化应用降到0.1美元。
据了解,目前,课题组已经完成前期实验室的研究,正在进行产品的放大与后期工艺优化。“我们的目标是,将来能填补国内柔性聚合物太阳能电池的产业化空白,推动我国在新型光伏产品研发的长期发展,提高我国在新材料、新能源领域的国际竞争力。”马万里教授说。
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