科研成果:苏大研究生研制出柔性太阳能电池 轻薄如纸可弯曲

中研股份2017年2月10日讯  在苏大纳米科技学院的实验室里,袁建宇和另两位小组成员陆佳灵、徐忠杰向记者展示了这款新型太阳能电池——一张透明的塑料薄膜,这与目前被广泛运用的传统太阳能电池完全不同。仔细观察,会发现这张透明的塑料薄膜上印有一层薄薄的化学物质。“可别小看了这层100纳米厚度的薄膜,就是依靠它才能吸收到太阳能,再转换成电能。”袁建宇说,这层化学涂层正是这款新型太阳能电池的核心,也是他在博士生导师、国家“青年千人计划”入选者马万里教授指导下花费一年多时间才研制出的新型聚合物材料。马万里教授曾在美国师从2000年诺贝尔化学奖获得者、导电高分子发明人Alan Heeger教授,有超过10年的新型太阳能电池研究经历,在国际顶级学术期刊发表一系列高水平的研究论文,获得多项美国专利。

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在手机背面贴一层薄膜,只要有太阳就能随时为手机充电,你可不要认为这只是幻想。记者从苏州大学获悉,该校纳米科技学院研究生袁建宇带领的科研小组的一项科研成果“柔性聚合物太阳能电池”就有望能将这一梦想变为现实,该成果已成功申请两项发明专利。

目前已商业化的太阳能电池主要以传统无机材料为主导,主要有单晶硅、非晶硅和无机薄膜太阳能电池,这类电池产品笨重,面积不够大,生产成本昂贵,而且在生产过程中消耗大量电力能源,造成了很多环境污染。“与传统的半导体硅材料为主的太阳能电池最大不同的是,柔性聚合物太阳能电池可以像纸币一样任意弯曲甚至折叠,展开之后放在阳光下就可以充电,非常轻巧,携带方便。”袁建宇将手中的太阳能电池板弯曲起来,可以卷成筒状,也可以做成波浪形等任意形状。他说,柔性聚合物太阳能电池生产工艺简单,可采用卷对卷大量生产,如同印报纸一样制造太阳能电池,生产过程中的成本和能耗也更低,这些都是传统太阳能电池无法实现的。

在实验室里,记者也看到了一排显示出红、黄、绿、蓝等十种颜色的试剂瓶。“这些都是我们研制的聚合物材料,我们调制了不同颜色,这样就可以做出各种颜色的柔性太阳能电池。”袁建宇同学介绍说,由于这种太阳能电池具有透明、颜色可调的特性,因此可以安装在包括房屋和车辆的顶部、窗户或玻璃面板上,实现自发电自用,甚至可以将多余的电卖给电网;也可以制作到背包等移动物品上,实现移动充电,在国外这些都已有试点应用。而在我国此类电池的基础研究方面、论文的发表数目处于国际领先水平,但是生产还没有突破,目前还没有明确的产品标准,更没有市售的产品,

由于柔性聚合物太阳能电池只有短短不到二十年的研制时间,因此提高光电转换率、压缩生产成本依然是科学家们需要进一步攻克的难关。经过测试,袁建宇带领的科研小组研制的新型聚合物材料制作的太阳能电池的光电转化率已经接近7%,高于目前商品化此类电池3%—5%的转化率。从生产成本上来看,这种新型材料也更为低廉,按照测算,有望将目前柔性聚合物太阳能电池产出每1瓦特电的生产成本从现在的1—2美元,通过后期大规模商业化应用降到0.1美元。目前,课题组已经完成前期实验室的研究,正在进行产品的放大与后期工艺优化。“我们的目标是,将来能填补国内柔性聚合物太阳能电池的产业化空白,推动我国在新型光伏产品研发的长期发展,提高我国在新材料、新能源领域的国际竞争力。”马万里教授说。

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