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纳米复合材料为有机太阳能电池提供保护

2008-03-13 09:35
PokerJoker
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    美国及印度科学家发现在有机光伏材料(organic photovoltaics, OPV)上镀上含有氮化硼(boron-nitride)纳米管的聚合物,可以明显增加太阳能组件的生命周期。维克福思特大学(Wake Forest University)以及印度理工学院(Indian institute of technology)的研究人员发现加入浓度1.5%的纳米管,就能在可见光范围内维持高透明度的情况下,提升对热的保护能力。

    聚合物太阳电池虽然在效率比不上硅太阳电池,但由于具备多样性,并且可应用在可挠式的基板上,因此仍被看好是摄取太阳能的一种选择。不过OPV会因为氧化、接触湿气或是光化学反应而缩短工作寿命,导致组件降级(degradation)。维克福思特大学的David Carroll指出,紫外光会影响聚合物组件的表现,但若能以散射或吸收的方式来减低紫外光的影响,组件的寿命便可延长。

    氮化硼材料本身对于紫外光有很好的散射效果,而纳米管的高宽比结构能提供更大的振荡振幅,表现出更好的天线行为,因此相较于一般氮化硼薄膜而言,纳米管结构能够更有效的吸收紫外光。为了制作氮化硼纳米管,此团队将装有硼、氧化铁和氧化镁的石英坩埚,放入水平的氧化铝炉管中,在1200℃充满氨气的环境下成长30分钟,自然冷却过后所得的粉末,再以浓硝酸移除催化剂颗粒,留下多壁式氮化硼纳米管。

    研究人员以包装食品用的赛纶(Saran)做为聚合物的基质,这种材料在可见光波段的透明度佳,阻绝氧气和湿气的效果好,并且具有良好的力学和热稳定度。为了评估组件的保护程度,该小组测量了涂布与未涂布复合物薄膜的有机电子材料P3HT的光谱,发现后者曝露在大气中24小时就出现降级的迹象。而前者虽然加入了纳米材料,但是在可见光范围仍有93%的穿透率,远超过太阳能组件的最低标准90%。

    另外,此团队亦在50至850℃之间对此材料做了热稳定度的评估,结果发现掺入1.5%浓度氮化硼的材料在热稳定度上明显优于不掺杂的材料。详见近期的Nanotechnology。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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