石墨烯或将替代染料敏化太阳能电池里面的铂元素
来源:morion日期:2016-03-17 浏览:2698次

随着石墨烯研发工作进一步深入,对于其在太阳能电池方面的应用研究有了新的发现。密西根科技大学科学家可能已经找到一种方法利用更廉价的材料来取代染料敏化太阳能电池中的铂元素。虽然根据石墨烯的定义,仅仅有一层原子的厚度,但是几个彼此独立的层与层之间可以联结成3D蜂窝状材料,具备优异的电气性能。

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染料敏化太阳电池主要是利用模仿光合作用原理,研发出的一种新型太阳电池。主要由染料敏化剂、纳米多孔半导体薄膜、氧化还原电解质、对电极以及导电基底等几部分组成。纳米多孔半导体薄膜通常是金属氧化物(TiO2SnO2ZnO等),聚集在有透明导电膜的玻璃板上作为DSC的负极。对电极作为一种还原催化剂,通常在带有透明导电膜的薄玻璃上镀上铂。敏化染料会吸附在纳米多孔二氧化钛膜面上。正负极间填充的是含有氧化还原电对的电解质。然而,一个关键因素就是一个地球上最昂贵的金属:铂。 虽然只需要少量,但是价格在每盎司1500美元,降低这种银色金属的成本变得极其重要。

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卡罗尔麦克阿瑟材料科学与工程教授云航胡和查尔斯开发了一种新的、廉价的材料,希望可以完美地替代太阳能电池中的铂,这就是3D三维石墨烯。普通石墨烯主要是以一层二维形式的碳分子存在。 云航胡和他的团队发明了一种新方法合成一个独特的3D蜂窝样结构石墨烯。 他们利用一氧化碳和氧化锂化学反应形成碳酸锂(Li2CO3)和蜂窝石墨烯。 Li2CO3帮助石墨烯层之间隔离,防止形成石墨。 此外,Li2CO3粒子可以很容易地从3Dh蜂窝状石墨烯中去除掉。

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3D
蜂窝状石墨烯的场发射扫描电镜图(FESEM)

研究人员经过实验发现,3D蜂窝石墨烯具有良好的导电性和高催化活性,可用于能量储存和转换。 他们利用三维蜂窝石墨烯去取代染料敏化太阳能电池里面的铂,放在阳光下,测量其输出。三维石墨烯反电极对太阳的能量转化率为电能的7.8%,传统用昂贵铂的太阳能电池转化率在8%。但是合成三维蜂窝石墨烯成本很低,也不困难,很容易就可以制成反电极。

 新闻来源:http://dailyfusion.net