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 太陽(yáng)能作為一種清潔環(huán)保的新能源，如今被越來(lái)越多地應(yīng)用在人們的日常生產(chǎn)生活中，由于目前已開(kāi)發(fā)的太陽(yáng)能電池都需要將光能轉(zhuǎn)化為電能發(fā)電，而在光線較暗的條件下（例如下雨），太陽(yáng)能電池只能產(chǎn)生極少量的電，因此并不適宜在雨量豐沛的地區(qū)廣泛使用。

多年來(lái)，如何讓太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)擺脫天氣因素制約，成為很多科研工作者努力的方向。近日，中國(guó)海洋大學(xué)唐群委教授帶領(lǐng)他的研發(fā)團(tuán)隊(duì)成功利用石墨烯輔助太陽(yáng)能電池，有望實(shí)現(xiàn)在下雨天也能發(fā)電。

唐群委和團(tuán)隊(duì)成員正在研發(fā)一種以石墨烯為材料的新型太陽(yáng)能電池，可以在雨天實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)電。“越是空氣污染嚴(yán)重的地區(qū)以及在酸雨環(huán)境下，雨水中充滿了各種高濃度離子，越能使這種電池板在雨天的發(fā)電效率提高。”

唐群委介紹，目前的光伏（即太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱）技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域中，面對(duì)如何提高太陽(yáng)能電池發(fā)電效率這個(gè)問(wèn)題，人們的思路大多只限于如何更高效地利用、轉(zhuǎn)化太陽(yáng)光。“就在一兩年前，我們想到能否利用其他材料結(jié)合太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)來(lái)提高發(fā)電效率呢？”去年，他和團(tuán)隊(duì)成員看到一篇國(guó)內(nèi)研究者撰寫(xiě)的論文，文中闡述了鹽水與石墨烯結(jié)合能產(chǎn)生電信號(hào)這一現(xiàn)象，這給他和團(tuán)隊(duì)以啟發(fā)——能否借助石墨烯材料來(lái)提高太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率呢？

石墨烯是從石墨材料中剝離出來(lái)、由碳原子組成的只有一層原子厚度的晶體。2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功從石墨中分離出石墨烯，并證實(shí)它可以單獨(dú)存在，兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。石墨烯是一種既薄又強(qiáng)韌的材料，且有很好的彈性，拉伸幅度能達(dá)到自身尺寸的20%。可以說(shuō)，石墨烯是目前自然界最薄、強(qiáng)度最高的材料，

“和鹽水相似，雨滴并不是純凈水，雨水中有鈉、鈣、銨等離子，與石墨烯結(jié)合也會(huì)產(chǎn)生電信號(hào)。”唐群委說(shuō)，他和團(tuán)隊(duì)成員正在研發(fā)一種以石墨烯為材料的新型太陽(yáng)能電池，可以在雨天實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)電。“值得一提的是，越是空氣污染嚴(yán)重的地區(qū)以及在酸雨環(huán)境下，雨水中充滿了各種高濃度離子，越能使這種電池板在雨天的發(fā)電效率提高。”他說(shuō)。

“一滴雨產(chǎn)生的電量微乎其微，我們這項(xiàng)技術(shù)最大的價(jià)值在于改變傳統(tǒng)思路，在提高太陽(yáng)能電池發(fā)電效能方面找到一種全新的方式，對(duì)于這項(xiàng)課題的發(fā)展是很有意義的。”

現(xiàn)今市場(chǎng)上的單晶硅太陽(yáng)能電池平均發(fā)電效率約為15%，多晶硅太陽(yáng)能電池的效率已達(dá)26%以上，而這種以石墨烯為材料的新型太陽(yáng)能電池在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)了大約100微伏/滴的電壓和0.5微安/滴的電流輸出，以及6.53%的光電轉(zhuǎn)換效率。不過(guò)，這項(xiàng)技術(shù)尚在研發(fā)階段，距離投入實(shí)際應(yīng)用還有一段路要走。

談到這項(xiàng)技術(shù)，唐群委評(píng)價(jià)：“實(shí)際上，一滴雨產(chǎn)生的電量微乎其微，我們這項(xiàng)技術(shù)最大的價(jià)值在于改變傳統(tǒng)思路，在提高太陽(yáng)能電池發(fā)電效能方面找到一種全新的方式，對(duì)于這項(xiàng)課題的發(fā)展是很有意義的。”

在研發(fā)階段，唐群委說(shuō)最大的困難在于石墨烯材料與太陽(yáng)能電池板二者如何組合，“石墨烯材料的透光性很好，透光率約為95%，但是，如果將石墨烯覆蓋在太陽(yáng)能電池上卻會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題——雖然這種方式在下雨天提高了太陽(yáng)能電池的發(fā)電效能，可在晴天，石墨烯會(huì)過(guò)濾掉5%的陽(yáng)光，反而降低了太陽(yáng)能電池板的發(fā)電效率，這并不是一種經(jīng)濟(jì)的組合方式。”他說(shuō)，如今，他們想到的方法是將石墨烯覆蓋在太陽(yáng)能電池背面，到了雨天，電池自動(dòng)翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，實(shí)現(xiàn)雨天發(fā)電。對(duì)此，他補(bǔ)充道，這個(gè)設(shè)計(jì)設(shè)想還有待于未來(lái)不斷優(yōu)化。

目前，石墨烯材料的價(jià)格極為昂貴，面積為兩厘米見(jiàn)方的單層石墨烯薄膜約3000元，如果將其鋪滿整個(gè)太陽(yáng)能電池板，將是一個(gè)驚人的價(jià)格。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，唐群委和他的研發(fā)團(tuán)隊(duì)正在探索成本更低、雨天發(fā)電效能更好的替代材料，希望有朝一日，普通百姓也能用上這種新型的太陽(yáng)能電池板。

唐群委說(shuō)，隨著技術(shù)發(fā)展，未來(lái)的太陽(yáng)能電池板將不再笨重，而變得柔軟、輕薄，到那時(shí)，可以將其覆蓋在建筑物的外墻上，并與石墨烯或其替代材料相結(jié)合，那么，我們居住的房子也能發(fā)電，“海水永遠(yuǎn)是流動(dòng)的，如果在海堤上使用相似的技術(shù)，借助海水流動(dòng)發(fā)電，那么這些電能就能惠及在海岸線周圍生活的人們。”