一種薄如紙、半透明、可彎曲的“低成本”“塑料”就可以“發(fā)電”,并且光電轉(zhuǎn)化率達(dá)到17.3%。這項研究就是1月8日剛剛榮獲國家自然科學(xué)獎二等獎,南開大學(xué)化學(xué)學(xué)院陳永勝教授領(lǐng)銜完成的“面向能源轉(zhuǎn)化與存儲的有機(jī)和碳納米材料研究”項目。
太陽能發(fā)電是一種綠色環(huán)??沙掷m(xù)的清潔能源。“舉個例子,太陽光到達(dá)地面假如完全轉(zhuǎn)化是1千瓦每平米,如果效率做到20%,那每平米是200瓦,一天如果按照6小時計算,那就是每平米1200瓦,那就是1.2度電,可以供汽車行駛10公里左右,正常的市內(nèi)窗大概五、六平米,如果未來在窗上放有可以太陽能發(fā)電的設(shè)備,每天就可以擁有電動汽車幾十公里的電能。”陳永勝說。
不同于傳統(tǒng)利用晶硅等無機(jī)物光伏發(fā)電,有機(jī)太陽能電池是解決環(huán)境污染、能源危機(jī)的有效途徑之一,其在質(zhì)輕、柔軟、半透明、可大面積低成本印刷、環(huán)境友好等方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)太陽能電池,被認(rèn)為是具有重大產(chǎn)業(yè)前景的新一代綠色能源技術(shù)。
歐洲科學(xué)家有預(yù)測,如果有機(jī)太陽能達(dá)到同等規(guī)模發(fā)電,無機(jī)太陽能成本0.2歐元每平米左右,有機(jī)太陽能成本低至0.03歐元每平米左右。
陳永勝表示,“傳統(tǒng)光伏發(fā)電采用晶硅等無機(jī)物,制作成本較高,而且耗能大;而碳是非常便宜的材料,這種有機(jī)材料質(zhì)地柔軟、可彎曲、可彩色化,未來在建筑一體化、可穿戴設(shè)備、汽車表面等都可以應(yīng)用。”
去年夏天,陳永勝團(tuán)隊設(shè)計、制備的具有高效、寬光譜吸收特性的疊層有機(jī)太陽能電池材料和器件,實現(xiàn)了17.3%的光電轉(zhuǎn)化效率,再次刷新了文獻(xiàn)報道的有機(jī)/高分子太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率的世界紀(jì)錄。
這一成果讓有機(jī)太陽能電池向產(chǎn)業(yè)化邁進(jìn)了一大步,并且得到世界認(rèn)可,國際著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》(Science)雜志刊文報道。英國廣播公司(BBC)對陳永勝團(tuán)隊最新成果的報道稱:“中國科學(xué)家近日發(fā)展了一種碳材料為基礎(chǔ)的可以代替成本高的硅基太陽能電池的替代方案。這一方案使用碳基材料為基礎(chǔ)的塑料薄膜為活性層可以高效地把太陽能轉(zhuǎn)變成電能,因此,可以通過方便和便宜的印刷技術(shù)制備同時可以和建筑外表一起使用。”
陳永勝表示,“在有機(jī)太陽能電池這一領(lǐng)域,是為數(shù)不多我們中國人處于比較領(lǐng)先位置的領(lǐng)域,同時我們還有自己最核心的材料和完全自主的制備技術(shù),雖然我們還有很多事要做,但我們完全有能力在這一綠色能源領(lǐng)域的競爭中為國家提供獨立自主和具有國際領(lǐng)先的完全的技術(shù)方案”。
編者按:有機(jī)太陽能新材料實現(xiàn)17.3%光電轉(zhuǎn)化效率