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染料敏化納米薄膜太陽電池研發(fā)獲突破 (2004-11-22)

發(fā)布時(shí)間:2007-12-04 作者: 來源:科學(xué)網(wǎng) 瀏覽:1033
記者日前從中科院等離子體物理研究所獲悉,該研究所為主要承擔(dān)單位的大面積染料敏化納米薄膜太陽電池研究項(xiàng)目取得了重大突破性進(jìn)展,于今年10月中旬建成了500瓦規(guī)模的小型示范電站,光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)5%,使我國在該研究領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先水平。   近20年來,作為人類解決未來能源問題的途徑之一,各類太陽電池的研究與應(yīng)用得到了很大發(fā)展。硅太陽電池已實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用,但因受原材料、工藝技術(shù)和價(jià)格的限制,要想在近期內(nèi)得到大規(guī)模的應(yīng)用還比較困難。1991年,瑞士洛桑高等工業(yè)學(xué)校M. Graetzel教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組利用光合作用原理,采用納米多孔二氧化鈦半導(dǎo)體膜,利用實(shí)驗(yàn)室合成的染料,并選用適當(dāng)?shù)难趸?還原電解質(zhì),發(fā)明了一種染料敏化納米薄膜電池,小面積(0.2平方厘米)電池光電轉(zhuǎn)換效率超過10%。由于這種電池成本低廉,制作相對(duì)簡(jiǎn)單,能耗低,性能穩(wěn)定,環(huán)境友好,顯示出強(qiáng)大的商業(yè)應(yīng)用價(jià)值,歐、美、日等國投入大量資金進(jìn)行了研發(fā)。但是,具有實(shí)用化意義的大面積電池研制一直是限制該項(xiàng)目發(fā)展的主要“瓶頸”,各國研發(fā)的具有實(shí)用化意義的大面積電池的光電轉(zhuǎn)換效率一直低于5%左右。   中科院等離子體所于1994年提出開展染料敏化納米薄膜電池研究,主要目標(biāo)是滿足西部貧困地區(qū)缺電居民的日常能源需求。他們借助國際科學(xué)文化中心世界實(shí)驗(yàn)室對(duì)再生能源項(xiàng)目的支持,與洛桑高等工業(yè)學(xué)院建立了友好協(xié)作關(guān)系。1997年,與澳大利亞STA公司簽訂了長(zhǎng)期合作研究和開發(fā)協(xié)議。在中科院院長(zhǎng)特別基金、中科院知識(shí)創(chuàng)新工程和科技部“973”項(xiàng)目支持下,他們聯(lián)合中科院化學(xué)所和理化所進(jìn)行攻關(guān),從0.5厘米×0.5厘米太陽電池的基礎(chǔ)研究入手,逐步發(fā)展到1.5厘米×5厘米的電池。到2003年,在大面積電池科學(xué)研究和制作工藝技術(shù)上取得突破,制備出15厘米×20厘米的電池板,在室內(nèi)一個(gè)太陽光照時(shí)光電轉(zhuǎn)換效率為6.2%,0.5個(gè)太陽光照時(shí)效率達(dá)到7.3%;組成的40厘米×60厘米實(shí)用化電池組件,室外0.95個(gè)太陽光照光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)6.41%,同時(shí)組裝出了0.8米×1.8米的電池方陣。近期,在實(shí)驗(yàn)室小批量實(shí)用化生產(chǎn)和技術(shù)研究上取得重大進(jìn)展,建成500瓦規(guī)模的小型示范電站,光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到5%。這項(xiàng)成果使我國大面積染料敏化納米薄膜太陽電池的研制水平處于國際領(lǐng)先地位,為進(jìn)一步推動(dòng)低成本太陽電池在我國的實(shí)用化打下了牢固基礎(chǔ)。10月下旬,該電池發(fā)明人、瑞士洛桑高等工業(yè)學(xué)院的M.Graetzel教授在等離子體所現(xiàn)場(chǎng)察看了研究進(jìn)展后表示,這是本領(lǐng)域里突破性的進(jìn)展,會(huì)引起全世界的關(guān)注。作為發(fā)明人,他感到非常高興。他表示將進(jìn)一步加強(qiáng)與等離子體所在基礎(chǔ)研究上的合作,為進(jìn)一步提高大面積電池的性能而努力。10月29日,在世界實(shí)驗(yàn)室年會(huì)上,M.Graetzel教授重點(diǎn)介紹了中國在該領(lǐng)域內(nèi)取得的重大進(jìn)展,并給予了積極評(píng)價(jià)。
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