我国华东师范大学科研人员在实验室中利用纳米材料成功“再造”叶绿体,以极其低廉的成本实现了光能发电。
叶绿体是植物进行光合作用的场所,它有效地将太阳光转化成为化学能。此次课题组对植物的叶绿体进行研究,目的是为了研制出一种与叶绿体结构相似的新型电池——染料敏化太阳能电池,将光能转化成电能。
在上海市纳米专项基金的支持下,华东师范大学科研人员实验与探索达3年多,终于获得重大科研成果。世界最高水平的光电转化效率是11%,而这块仿生太阳能电池的转化率已超过了10%。
项目负责人孙卓教授,是华东师大光电集成与先进装备教育部工程研究中心主任,他向人们展示了新型太阳能电池的“三明治”结构——中空玻璃夹着一层纳米“夹心”,这层几十微米厚的复合薄膜中藏着光电转化的玄机。
纳米“夹心”的“配方”十分独特:染料充当“捕光手”,纳米二氧化钛则是“光电转换器”。科研人员别出心裁地在染料上“撒”了点由纳米荧光材料制成的量子点。这样,不同波长的阳光都能为燃料吸收,染料就能够尽可能多地吸收到太阳光。只要不断改进这层几十微米厚的复合薄膜,这种太阳能电池的光电转化效率就能一次次提高。
作为第三代太阳能电池,廉价的原材料、简单的制作工艺、光照要求低是染料敏化电池的最大吸引力。染料敏化电池的成本仅相当于硅电池板的十分之一。同时,在阳光不太充足的室内,其光电转化率也不会受到太大影响。
另外,如果用塑料替代玻璃“夹板”,就能制成可弯曲的柔性染料敏化电池;将它做成显示器,就可一边发电,一边发光,实现能源自给自足。