低成本陰極材料可替代太陽(yáng)能電池生產(chǎn)中的貴金屬鉑

　　據物理學(xué)家組織網(wǎng)(北京時(shí)間)報道，美國密歇根理工大學(xué)科學(xué)家宣稱(chēng)，他們開(kāi)發(fā)出一種低成本陰極材料，能夠取代此前在染料敏化太陽(yáng)能電池生產(chǎn)中所必須的貴金屬鉑。相關(guān)研究在線(xiàn)發(fā)表在科技期刊《應用化學(xué)(國際版)》上。

　　染料敏化太陽(yáng)能電池具有穩定性好、理論效率高、工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)過(guò)程環(huán)境友好等特點(diǎn)，被認為是眾多新型太陽(yáng)能電池技術(shù)中最有前途的一種。以它為基礎的柔性太陽(yáng)能電池因柔性好、質(zhì)量輕、易大面積生產(chǎn)，更是近年來(lái)研究的一大熱點(diǎn)。但在大規模推廣和應用前，該技術(shù)還有諸多障礙需要掃清。貴金屬鉑便是其中之一。雖然鉑在染料敏化太陽(yáng)能電池的制造中用量不多，但其每盎司1500美元的價(jià)格還是在一定程度上推高了最終產(chǎn)品的售價(jià)，為大面積推廣增加了難度。

　　為此，負責此項研究的美國密歇根理工大學(xué)材料與工程學(xué)院教授胡云航(音譯)團隊，專(zhuān)門(mén)研制出了一種能夠取代鉑的新材料，研究人員稱(chēng)其為蜂窩狀3D石墨烯。為制造出這種具有獨特結構的石墨烯材料，胡云航團隊讓氧化鋰與一氧化碳發(fā)生化學(xué)反應，從而生成一種碳酸鋰(Li2CO3)和蜂窩狀石墨烯的混合物質(zhì)。而后，再用酸將整個(gè)結構中的碳酸鋰粒子去除，留下蜂窩狀石墨烯。

　　研究人員發(fā)現，這種蜂窩狀3D石墨烯具有優(yōu)良的導電性能，催化活性高，在能量存儲和轉化方面極具潛力。為證實(shí)猜想，他們將染料敏化太陽(yáng)能電池中的鉑電極換成了蜂窩狀3D石墨烯電極。在同樣的日照條件下的實(shí)測結果顯示，采用新材料的太陽(yáng)能電池光電轉化效率達7.8%，與使用鉑的普通染料敏化太陽(yáng)能電池的8%極為接近。

　　胡云航說(shuō)，合成這種蜂窩狀3D石墨烯既不困難也不昂貴，是制造陰極的理想材料。今后還將繼續研究，以期進(jìn)一步提高性能。