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新型廉价环保太阳能电池前景光明

2012-05-28 15:09
林契于宸
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  传统和现在的太阳能电池都有局限性,比如生产成本高,运行效率低以及耐用性,而且很多电池都依赖有毒而稀缺的材料。美国西北大学(Northwestern University)的研究人员开发出一种新的太阳能电池,原则上说,会最大限度地减少太阳能技术的所有这些局限性。

  尤其是,这种设备首次解决了格拉兹尔电池(Grätzel cell)的问题,这是一种很有前途的低成本环保太阳能电池,但具有显著的缺点:就是泄漏。这种染料敏化电池(dye-sensitized cell)的电解质是用有机液体制成,会泄漏,而且会腐蚀太阳能电池本身。

  新电解质材料铯锡碘(CsSnI)的晶体结构,以及光学和电学传导属性

  格拉兹尔电池使用分子染料吸收阳光,再转换为电能,就像植物中的叶绿素(chlorophyll)。但是,这些电池使用寿命通常都不到18个月,这就使它们不能进行商用。研究人员一直在寻找替代材料,已经有二十年。

  在西北大学,跨学科协作是一个基础,纳米技术专家罗伯特·P.H.昌(Robert P. H. Chang)提出质疑,与化学家梅尔库丽??卡纳其迪斯(Mercouri Kanatzidis)讨论格拉兹尔电池问题。卡纳其迪斯的解决方案是一种新材料,用于这种电解质,实际上,这种材料开始是一种液体,最后成为一种固体物质。这样,这种新的全固态太阳能电池本质上就是稳定的。

  “格拉兹尔电池在概念上像是灯泡,但没有钨丝或碳材料,”卡纳其迪斯说,需要更换这种麻烦的液体。“我们创造了一种强大的新材料,可以使格拉兹尔电池效果更好。我们的材料是固体,不是液体,所以应该不会泄漏或腐蚀。”

  博士后研究生纯因(In Chung)在卡纳其迪斯小组工作,与研究生李斌洪(Byunghong Lee)密切合作,李斌洪属于罗伯特·P.H.昌的小组,他们开发出这种新电池,取得的性能提升总体上看大约是每月1%。

  西北大学的这种太阳能电池中,薄膜复合材料是用铯(cesium)、锡和碘制成,称为CsSnI3(铯锡碘),这种复合物取代了格拉兹尔电池中的整个液体电解质。这种新的太阳能电池更高效,更稳定,使用寿命更长,详细内容发表在5月24日的《自然》杂志上。

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