邓小平曾教导我们,科学技术是第一生产力。科学是推动社会进步的重要源泉,在光伏圈里,每分每秒都在进行智慧与科技的博弈。也正是有无数光伏先锋的敢于创新,才能让我们小百姓们享受阳光,享受生活。
据能源圈报道,近日,俄亥俄州州立大学化学与生化系武毅英教授(Yiying Wu)带领的团队就对传统的光伏组件进行了挑战。传统的光伏发电是由电池板吸收阳光,并经由电线传送到蓄电池中,形成电力。但是传送过程中会散逸电能,仅有80%的电子能转移到电池中,降低了电子装换效率。吴毅英团队为了改善这个问题,研发了电池板与充电电池相结合的混合装置,让电池板成为电池的一部分,使电能直接流通到电池了面。这项装置的研发成功将会使光伏发电成本降低25%。
那么,这项听起来很简单的装置是运用的什么原理呢?
武毅英团队研发的太阳能电池将吸收太阳光的芯片与充电电池相结合。
·太阳光进入网格状的电池板中形成电子,氧气通过网状洞孔进入电池内部。
·电池里的电子参与过氧化锂的化学分解时释出锂离子与氧气,其中氧气经孔洞释放到空气中,而锂离子储存在电池中、准备之后捕捉电子形成锂金属。
·电池放电时,化学反应则使锂金属与氧气反应,消耗氧气形成过氧化锂。
相信各位看官也注意到了,网格状的电池板——对,这个也是该团队要攻克的主要难关。传统的组件都是实心的半导体材质,阻断空气流通。研究团队利用网状钛金属制成网格状的渗透性电池板,并在电池板上植入叶片状的二氧化钛柱。让二氧化钛柱在捕捉光的时候,同时也能让空气从孔隙中流入。
电解质,也是这款新型电池的亮点之一。电极之间的电解质是负责运输电子的载体,传统的充电电池(如锂金属)使用的电解液是锂盐、常见的碱性电池的电解液则是氢氧化钾。武毅英团队研发的电池使用了新型电解质:碘化物添加物。将其加入电极与网状电池板间将提升电池的效率。
相较于普通电池板要用四个电极连接电池,新的电池只需要用到三个:网状太阳能板成第一个电极,电池板的下方则放置薄层孔洞状碳板(第二个电极)和锂版(第三个电极),在电极间夹层则夹入电解质层来乘载电子传递。这也降低了新型电池的制作成本。
做了这么多与传统电池不同的改变,那这个光伏圈的“新生儿”的寿命也是大家关心的问题。武毅英团队在测试电池的过程重复为电池充放电,同时以 X 光光电光谱仪分析电极材料的消耗状况;并利用红色染料来筛选所要捕捉的光的波段,原本所使用的钌物质在八小时的充放电过程后染料消耗殆尽,于是转以锈铁镀上网洞。简而言之,新型电池的寿命能与传统太阳能电池相媲美。
科学之所以很崇高,就是因为它随时随地的改变着我们的生活。新型太阳能电池更加轻便,也更加贴近我们日常生活。当有朝一日我们人人都能用上这样的清洁能源的时候,北京的天,将是蓝蓝的天。