華師大研制出仿生太陽能電池 接近世界最高水平

    日前，華東師范大學(xué)科研人員利用納米材料在實(shí)驗(yàn)室中成功“再造”葉綠體，以極其低廉的成本實(shí)現(xiàn)光能發(fā)電。

    葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的場所，能有效將太陽光轉(zhuǎn)化成化學(xué)能。此次課題組并非在植物體外“拷貝”了一個葉綠體，而是研制出一種與葉綠體結(jié)構(gòu)相似的新型電池———染料敏化太陽能電池，嘗試將光能轉(zhuǎn)化成電能。在上海市納米專項(xiàng)基金的支持下，經(jīng)過3年多實(shí)驗(yàn)與探索，這塊仿生太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率已超過10％，接近11％的世界最高水平。

    項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、華東師大納光電集成與先進(jìn)裝備教育部工程研究中心主任孫卓教授展示了新型太陽能電池的“三明治”結(jié)構(gòu)———中空玻璃夾著一層納米“夾心”，光電轉(zhuǎn)化的玄機(jī)就藏在這層幾十微米厚的復(fù)合薄膜中。納米“夾心”的“配方”十分獨(dú)特：染料充當(dāng)“捕光手”，納米二氧化鈦則是“光電轉(zhuǎn)換器”。為了讓染料盡可能多“吃”太陽光，科研人員還別出心裁地撒了點(diǎn)“佐料”———一種由納米熒光材料制成的量子點(diǎn)，讓不同波長的陽光都能對上“捕光手”的“胃口”。只要不斷改進(jìn)“配方”，納米“夾心”的光電轉(zhuǎn)化效率就能一次次提高。

    作為第三代太陽能電池，染料敏化電池的最大吸引力在于廉價(jià)的原材料和簡單的制作工藝。據(jù)估算，染料敏化電池的成本僅相當(dāng)于硅電池板的1／10。同時(shí)，它對光照條件要求不高，即便在陽光不太充足的室內(nèi)，其光電轉(zhuǎn)化率也不會受到太大影響。另外，它還有許多有趣用途。比如，用塑料替代玻璃“夾板”，就能制成可彎曲的柔性電池；將它做成顯示器，就可一邊發(fā)電，一邊發(fā)光，實(shí)現(xiàn)能源自給自足。