复旦研制新型材料 制太阳能电池可随时随地“发
来源:张浩网 发表于2019-08-02 10:47:28 编辑:李沁
摘要: 新闻中心讯 不知你是否想过,有一天穿在身上的衣服、戴在头上的帽子、拎在手里的包都能够自我发电,给你岌岌可危的手机充电呢?你是否能够幻想,现

 

复旦研制新型材料 制太阳能电池可随时随地“发电”

 

复旦研制新型材料 制太阳能电池可随时随地“发电”

 

复旦研制新型材料 制太阳能电池可随时随地“发电”

新闻中心讯 不知你是否想过,有一天穿在身上的衣服、戴在头上的帽子、拎在手里的包都能够“自我发电”,给你“岌岌可危”的手机充电呢?你是否能够幻想,现在占地面积巨大的发电站,未来只需要一个桌子巨细的机器就能发电?复旦大学先进资料实验室、高分子科学系彭慧胜教授课题组最近成功研制出一种新式动力器材——取向碳纳米管纤维,使研制彻底纤维状的“动力体系迈出了要害的一步”。根据这一技能制作的新式太阳能纤维电池,使人类随时随地、高效运用太阳能的愿望有望成为实际。

 

白日也懂夜的黑

彭慧胜教授的团队新研制出的这种新式、柔性的纤维状动力集成器材,能够制成一根根像头发丝相同细的纤维状太阳能电池,其直径只需60-100微米(1毫米=1000微米)。纤维状,意味着能够把它们像一般化学纤维相同织造成衣服、裤子等纺织品,这样这些衣裤,全体就成了一块大太阳能电池,并完本钱身“发电”。

 

近年来,人们对动力问题的重视继续升温,专家学者们将其列为未来人类生计的最大应战。除掉对煤炭、石油等传统有限动力的运用,将来的动力运用结构将发作极大的改变——太阳能、风能、地热能等新动力的运用将成为干流。除太阳能外,其他新动力关于自然条件的依赖性都很高,而如今人们关于具有显着优势太阳能的运用率连1%都达不到,这其间的开发空间可想而知。太阳能电池是其间具有广泛运用价值的范畴,传统板状太阳能电池在运用场所和可移动规模都有必定的局限性,在面积和朝向上对阳光入射角度也有很大的限制性。

但这些问题在彭教授的太阳能电池中都不存在。奇特的是,与现有的太阳能电池不同,彭教授的研制的这种新式太阳能纤维电池,还完结了在将太阳光转化成电能的一同,把这些能量储存起来,而不需要外接其他蓄电池或储能设备。这样即便在没有日光、又对光电需求量更大的夜间,人们也能够为所欲为地运用太阳光动力。

据悉,在一根纤维上完结既发电又储能是彭慧胜教授课题组最为重要的原创性打破之一,相关研讨效果已被最新一期的世界化学原创性研讨范畴威望期刊《运用化学》(Angewandte Chemie International Edition,影响因子 13.5)作为封面文章宣布。而担任期刊审稿的专家们共同以为,彭慧胜课题组用一个“十分简略和低本钱的办法”,在世界规模内“初次在一根纤维上一同完结光电转化和储能”,这大大进步了太阳能的运用功率,“关于全纤维状动力体系迈出了要害一步”。

据悉,取向碳纳米纤维动力器材的研制成功,关于开展下一代光伏器材指出了一个赋有远景的新方向,为线状动力器材的大规模运用奠定了杰出的根底。

更轻、更强、更广

传统太阳能电池多由单晶硅制成,不只本钱较高,而且其出产进程中是一个高能耗、高污染的工业,对环境有很大影响。而复旦团队所运用的碳纳米管纤维资料则或许很好地处理未来太阳能电池的这些问题。

 

 

 

 

碳纳米管纤维,直径与头发丝适当,长度可达数百米,最大的特点是很轻、很强。它的比强度和比刚度要比现在大规模运用的工程纤维资料——如尼龙钢丝、杜邦公司的科夫拉纤维资料(kevlar)——强数倍之多。碳纳米管纤维已经在防弹衣、航空航天、医疗和体育器械等广泛范畴显现重要运用远景。

而将碳纳米纤维制成太阳能电池的进程根本无污染,功率高,本钱低,制作工艺相对来说也较简略,具有很多安稳出产的或许性。一般来说,制作纤维状的太阳能电池只需经过“纺丝”——让碳纳米管资料成长出来,如棉花纺丝一般地接连制备,“镀膜”——将碳纳米管纤维经过特别的溶液,然后在纤维外部镀一层光合性资料这两个首要工序。

据悉,运用碳纳米资料制作纤维状的新式动力器材,打破制作理念与技能的难题是彭慧胜教授课题组近年来一向要点研讨范畴的运用性效果。而他们所从事的碳纳米管及聚合物复合资料在动力范畴的运用研讨是现在世界资料学界的一个前沿热门。

而除了将取向碳纳米管纤维成功运用于制作太阳能电池外,不久前,彭教授课题组还成功地以这一纤维资料作为电极,研制了出新式线状微型的超级电容器和锂离子电池,其效果也被世界资料范畴威望期刊《先进资料》(Advanced Materials,影响因子13.9)以封面文章的方式宣布。

 

 

 

新方向、新路子

据彭慧胜教授介绍,他们的研讨之所以能取得成功,首要得益于,他们要点经过对碳纳米管取向,优化结构然后大幅度地进步了动力资料的相关功能。而此前,无论是学术界仍是工业界,首要测验的方向是运用无规碳纳米管作为下一代太阳能电池或锂离子电池的电极或活性资料。可是,无规碳纳米管由于存在很多的接触点,不利于电荷的快速别离和传输,因而对相关电池功能进步的程度十分有限。

彭教授课题组运用碳纳米管纤维资料制作了一系列高功率的线状染料敏化太阳能电池和聚合物太阳能电池,而且具有杰出的柔性和可织造性,最高光电转化功率超越9%;也成功运用同一纤维资料构建了微型线状超级电容器。而最新研制的集光电转化与储能于一体的纤维状太阳能电池和线形锂离子电池,则又进一步大大提升了相关功能指标,为线状动力器材的大规模运用奠定了杰出的根底。

 

彭教授表明,他们完结的是在实验室的源头性研讨作业,算是走通了新门道,或许拓荒了新方向,但这些新概念、新技能的运用性研讨和工艺制备技能开展还需广阔研讨人员一同尽力。或许咱们能够想象,未来某一天,新式纤维制作的超级太阳能发电机和超级电池,将成为老百姓日子不可或缺的伴侣,为人类社会供给连绵不断的清洁电力。

彭慧胜教授简介

彭慧胜教授,先进资料实验室PI、博导,现任复旦大学高分子科学系副主任。2008年10月从美国回到复旦作业至今,彭慧胜教授以通讯作者宣布论文35篇,其间影响因子(IF)超越13的17篇,包含1篇Nature Nanotechnology(IF=27.3)、8篇Advanced Materials(IF=13.9)、5篇Angewandte Chemie International Edition(IF=13.5)和1篇Nano Letters(IF=13.2)。应邀在世界化学威望期刊Chemical Society Reviews(IF=28.8,2019和2019年)和Accounts of Chemical Research(IF=21.6,2019年)上编撰总述论文。研讨作业7次被Nature及其子刊以“研讨亮点”等专题报道,其间2009和2019年两度被Nature集团评为月度“亚太地区十大研讨亮点”(“Nature Asia-Pacific Top Ten Research Highlights”)。请求世界国内发明专利23项,其间授权2项世界专利和6项中国专利。取得10多项国内外学术荣誉:2019年国家杰出青年基金取得者、2019年中组部青年优秀人才(公示完毕)、2019/2019年度美国Li Foundation Heritage Prize、2019年中国化学会青年化学奖、2019年上海领军人才、2009年中国化学会和德国John Wiley青年化学论文奖等。

 

 

 

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