石墨烯是什么？未來(lái)的太陽(yáng)能電池板為什么要依賴(lài)石墨烯技術(shù)？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-03 15:55
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與風(fēng)能和水力發(fā)電等其他資源相比，太陽(yáng)能發(fā)電在可再生能源方面增長(zhǎng)最快。因?yàn)樘?yáng)能在世界各地都可以使用，并且不需要復(fù)雜或龐大的設(shè)備，研究人員估計(jì)地球每年接收超過(guò)173,000太瓦的能量，這是人類(lèi)需要的能量的10,000多倍。
即使在今天，最有效的太陽(yáng)能電池也只能將太陽(yáng)光線(xiàn)的20％以上轉(zhuǎn)化為電能！并且導(dǎo)致研究人員和科學(xué)家們?yōu)樘岣?ldquo;功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）并且具有符號(hào)（η）”做出了很多努力，并且納米材料似乎是增長(zhǎng)太陽(yáng)能電池板和石墨烯有效的最佳解決方案之一，具有很好的納米材料之一由于其獨(dú)特的電力特性，使其成為所有領(lǐng)域中硅的強(qiáng)有力競(jìng)爭(zhēng)者。
1-更有效：
如今傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池板使用的材料可以將光轉(zhuǎn)化為電能，如硅或砷化鎵，它會(huì)為每個(gè)被吸收的光子束產(chǎn)生一些電子，因?yàn)檫@種光子束比這些電子能攜帶的能量更多，所以很多內(nèi)部能量都在太陽(yáng)光變熱而不是轉(zhuǎn)換成電能。
石墨烯是如何解決這個(gè)問(wèn)題的西班牙光子科學(xué)研究所的研究人員，由Frank Koppens領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究。并且揭示了當(dāng)石墨烯吸收光子束時(shí)，它會(huì)從其他傳統(tǒng)材料中產(chǎn)生多個(gè)電子，并且能夠驅(qū)動(dòng)電流，使其比其他材料更有效。
太陽(yáng)能電池板是可再生能源的不錯(cuò)選擇，但目前的技術(shù)還存在著一些問(wèn)題
2-經(jīng)濟(jì)實(shí)惠：
廣泛使用太陽(yáng)能的最大障礙是，如今你想要安裝太陽(yáng)能電池板以獲得10千瓦（kW）的安裝成本大約為30,000美元，現(xiàn)在每瓦特售價(jià)過(guò)于昂貴3美元。
半透明，重量很輕。當(dāng)它開(kāi)始生產(chǎn)以便在未來(lái)制造大量產(chǎn)品并且技術(shù)很難在不久的將來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)時(shí)，這將導(dǎo)致價(jià)格實(shí)惠且成本低廉。
比較目前的太陽(yáng)能電池和新的石墨烯半透明電池
3-透明：
香港理工大學(xué)研究人員已成功開(kāi)發(fā)出高效的低成本半透明鈣鈦礦太陽(yáng)能電池石墨烯電極（鈣鈦礦：是一種由鈦酸鈣“CaTiO3”組成的鈣鈦氧化物礦物并且這種半透明太陽(yáng)能電池板的特點(diǎn)使它可以進(jìn)入擁擠的城市，因?yàn)榭梢苑胖锰?yáng)能電池板的狹窄空間，傳統(tǒng)的太陽(yáng)能電池板很難使用，但石墨烯太陽(yáng)能電池板提供了新的解決方案，使其易于使用太陽(yáng)能電池板。每個(gè)房子都被用作每個(gè)窗戶(hù)的玻璃，可以想象摩天大樓的窗戶(hù)如何變成太陽(yáng)能電池板站！
柔性石墨烯太陽(yáng)能電池板
4-靈活：
石墨烯提供了多種柔性太陽(yáng)能電池板，通常依賴(lài)于有機(jī)電子產(chǎn)品，如（PMMA石墨烯硅）薄膜太陽(yáng)能電池（PMMA：聚甲基丙烯酸甲酯），石墨烯薄膜還有另一個(gè)好處，它可以作為包裝材料來(lái)提高器件的穩(wěn)定性。PMMA-Gr-Si太陽(yáng)能電池在彎曲60次后可保持93％的原始效率。
萊斯大學(xué)的科學(xué)家發(fā)明了一種新的陰極，可以使廉價(jià)，靈活的染料敏化太陽(yáng)能電池變得實(shí)用。通過(guò)與石墨烯無(wú)縫結(jié)合的納米管取代早期版本中經(jīng)常使用的昂貴且脆性的鉑基材料，有機(jī)太陽(yáng)能電池中使用的石墨烯有助于它變得靈活并節(jié)省強(qiáng)大，自2015年以來(lái)，有機(jī)太陽(yáng)能電池能夠?qū)崿F(xiàn)通過(guò)串聯(lián)結(jié)構(gòu)和研究工作提高效率超過(guò)10％，以在未來(lái)的太陽(yáng)能電池板中增加這一百分比。
新一代太陽(yáng)能電池板使用石墨烯增強(qiáng)，能夠通過(guò)雨滴發(fā)電
5-在任何條件下工作：
在下雨或陰天太陽(yáng)能電池板等惡劣條件下不起作用，但新的太陽(yáng)能電池原型依靠石墨烯能夠發(fā)電而不是在這種惡劣的條件下，而且還來(lái)自雨滴！
中國(guó)青島的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)。他們開(kāi)發(fā)了一種新型石墨烯太陽(yáng)能電池板技術(shù)，能夠從雨滴中發(fā)電，它只需要一個(gè)原子厚度的石墨烯層，因?yàn)槭┚哂泻芨叩膶?dǎo)電性，因此需要在表面上移動(dòng)過(guò)量的電子。好處。在存在水的情況下，石墨烯將其電子與帶正電荷的離子結(jié)合。有些人可能知道這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為“路易斯”酸堿相互作用。
雨中含有的少量鹽分離成離子（銨，鈣和鈉），作為催化劑制成，因此可以導(dǎo)致新生成的石墨烯太陽(yáng)能電池板在蒸發(fā)或海水毛細(xì)雨中起作用，或者成為理想的用途。船只和船只，水實(shí)際上依附于石墨烯，與石墨烯電子形成雙層（AKA贗電容器），這些層之間的能量差異很強(qiáng)，以至于它發(fā)電。
6-可以在任何地方使用：
石墨烯的許多解決方案可以為未來(lái)創(chuàng)造合適的太陽(yáng)能電池板，并且可以在任何地方使用，因?yàn)樗奶攸c(diǎn)（柔性，半透明，輕便，價(jià)格合理，更有效，并且可以在非常惡劣的條件下工作）所有這些功能有助于太陽(yáng)能電池板進(jìn)入在建筑，汽車(chē)，船舶等新的地方，當(dāng)使用內(nèi)置的石墨烯太陽(yáng)能電池板時(shí)，投資成為一項(xiàng)良好的投資。
可以利用摩天大樓中巨大的窗戶(hù)玻璃墻成為太陽(yáng)能電池板
7-存儲(chǔ)：
在早上建立私人太陽(yáng)能電池板站的時(shí)候發(fā)電更多你需要的東西你可以賣(mài)電給普通電力系統(tǒng)，而當(dāng)你的私人電站不發(fā)電時(shí)可以從普通電力系統(tǒng)購(gòu)買(mǎi)電器那么簡(jiǎn)單的事情。
但是如果你住在偏遠(yuǎn)地區(qū)并且無(wú)法與普通電力系統(tǒng)連接，你必須在早上存放電器以便在夜間使用它，石墨烯也為此提供解決方案！
與現(xiàn)有的普通電池相比，石墨烯通過(guò)將電池容量提高到傳統(tǒng)電池的數(shù)倍，并使充電和放電的生命周期倍增，從而開(kāi)發(fā)出未來(lái)的電池。
石墨烯是未來(lái)太陽(yáng)能電池板的有希望的材料
8-一項(xiàng)有前途的技術(shù)：
納米技術(shù)和納米材料有很大的發(fā)展前景，因?yàn)樗l(fā)展如此之快，石墨烯是最有趣的納米技術(shù)之一，被廣泛認(rèn)為是21世紀(jì)的“奇跡材料”，因?yàn)槭┯幸粋€(gè)很好的特征列表，它是最強(qiáng)的材料在世界上，它比鋼強(qiáng)200倍，但比鋼輕6倍，石墨烯比銅更好的電導(dǎo)體，它不透氣體，所以用來(lái)節(jié)省氫氣，幾乎完全透明。此外，當(dāng)化學(xué)成分添加到其表面時(shí)，可以改變其性質(zhì)。
石墨烯在電子產(chǎn)品中具有獨(dú)特的性質(zhì)，使其成為所有領(lǐng)域中硅的強(qiáng)有力競(jìng)爭(zhēng)者，石墨烯在未來(lái)的許多挑戰(zhàn)中通常都會(huì)打敗硅片，如創(chuàng)造超級(jí)電子，CPU，RAM，可穿戴設(shè)備和超級(jí)太陽(yáng)能電池板更有效。
石墨烯技術(shù)可以保護(hù)環(huán)境免受制造傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的有毒污染
9-環(huán)保：
太陽(yáng)能電池板不完全環(huán)保，但做有害的事情，以便硅谷有毒物質(zhì)聯(lián)盟（SVTC）警告太陽(yáng)能電池板制造產(chǎn)生許多與半導(dǎo)體生產(chǎn)相同的毒性，包括四氯化硅和六氟化硫等溫室氣體。四氯化硅是一種毒性很強(qiáng)的化合物。對(duì)于每千克多晶硅產(chǎn)品，產(chǎn)生4千克四氯化硅。
石墨烯如何起到保護(hù)環(huán)境的作用？！
有機(jī)太陽(yáng)能電池板制造產(chǎn)生的有害物質(zhì)較少，石墨烯增強(qiáng)有機(jī)太陽(yáng)能電池板成為傳統(tǒng)硅太陽(yáng)能電池板的替代品，在工業(yè)化時(shí)產(chǎn)生大量有毒污染。此外，石墨烯太陽(yáng)能電池板材料在地球上可以大量獲得，這是為后代節(jié)約資源的重要一點(diǎn)。
