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石墨烯是什么?未來的太陽能電池板為何要依賴石墨烯技術?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年06月16日  

與風能和水力發電等其他資源相比,太陽能發電在可再生能源方面上升最快。因為太陽能在世界各地都可以使用,并且不要復雜或龐大的設備,研究人員估計地球每年接收超過173,000太瓦的能量,這是人類要的能量的10,000多倍。


即使在今天,最有效的太陽能電池也只能將太陽光線的20%以上轉化為電能!并且導致研究人員和科學家們為提高功率轉換效率(PCE)并且具有符號(η)做出了很多努力,并且納米材料似乎是上升太陽能電池板和石墨烯有效的最佳解決方法之一,具有很好的納米材料之一由于其獨特的電力特性,使其成為所有領域中硅的強有力競爭者。


1-更加有效:


如今傳統的太陽能電池板使用的材料可以將光轉化為電能,如硅或砷化鎵,它會為每個被吸收的光子束出現一些電子,因為這種光子束比這些電子能攜帶的能量更多,所以很多內部能量都在太陽光變熱而不是轉換成電能。


石墨烯是如何解決這個問題的西班牙光子科學研究所的研究人員,由FrankKoppens領導了這項研究。并且揭示了當石墨烯吸收光子束時,它會從其他傳統材料中出現多個電子,并且能夠驅動電流,使其比其他材料更加有效。


太陽能電池板是可再生能源的不錯選擇,但目前的技術還存在著一些問題


2-經濟實惠:


廣泛使用太陽能的最大障礙是,如今你想要安裝太陽能電池板以獲得10千瓦(kW)的安裝成本大約為30,000美元,現在每瓦特售價過于昂貴3美元。


半透明,重量很輕。當它開始生產以便在未來制造大量產品并且技術很難在不久的將來實現這一目標時,這將導致價格實惠且成本低廉。


比較目前的太陽能電池和新的石墨烯半透明電池


3-透明:


香港理工大學研究人員已成功開發出高效的低成本半透明鈣鈦礦太陽能電池石墨烯電極(鈣鈦礦:是一種由鈦酸鈣CaTiO3組成的鈣鈦氧化物礦物并且這種半透明太陽能電池板的特點使它可以進入擁擠的城市,因為可以放置太陽能電池板的狹窄空間,傳統的太陽能電池板很難使用,但石墨烯太陽能電池板供應了新的解決方法,使其易于使用太陽能電池板。每個房子都被用作每個窗戶的玻璃,可以想象摩天大樓的窗戶如何變成太陽能電池板站!


柔性石墨烯太陽能電池板


4-靈活:


石墨烯供應了多種柔性太陽能電池板,通常依賴于有機電子產品,如(PMMA石墨烯硅)薄膜太陽能電池(PMMA:聚甲基丙烯酸甲酯),石墨烯薄膜還有另一個好處,它可以作為包裝材料來提高器件的穩定性。PMMA-Gr-Si太陽能電池在彎曲60次后可保持93%的原始效率。


萊斯大學的科學家發明了一種新的陰極,可以使廉價,靈活的染料敏化太陽能電池變得實用。通過與石墨烯無縫結合的納米管取代早期版本中經常使用的昂貴且脆性的鉑基材料,有機太陽能電池中使用的石墨烯有助于它變得靈活并節省強大,自2015年以來,有機太陽能電池能夠實現通過串聯結構和研究工作提高效率超過10%,以在未來的太陽能電池板中新增這一百分比。


新一代太陽能電池板使用石墨烯增強,能夠通過雨滴發電


5-在任何條件下工作:


在下雨或陰天太陽能電池板等惡劣條件下不起用途,但新的太陽能電池原型依靠石墨烯能夠發電而不是在這種惡劣的條件下,而且還來自雨滴!


我國青島的科學家團隊。他們開發了一種新型石墨烯太陽能電池板技術,能夠從雨滴中發電,它只要一個原子厚度的石墨烯層,因為石墨烯具有很高的導電性,因此要在表面上移動過量的電子。好處。在存在水的情況下,石墨烯將其電子與帶正電荷的離子結合。有些人可能了解這個過程被稱為路易斯酸堿相互用途。


雨中含有的少量鹽分離成離子(銨,鈣和鈉),作為催化劑制成,因此可以導致新生成的石墨烯太陽能電池板在蒸發或海水毛細雨中起用途,或者成為理想的用途。船只和船只,水實際上依附于石墨烯,與石墨烯電子形成雙層(AKA贗電容器),這些層之間的能量差異很強,以至于它發電。


6-可以在任何地方使用:


石墨烯的許多解決方法可以為未來創造合適的太陽能電池板,并且可以在任何地方使用,因為它的特點(柔性,半透明,輕便,價格合理,更加有效,并且可以在非常惡劣的條件下工作)所有這些功能有助于太陽能電池板進入在建筑,汽車,船舶等新的地方,當使用內置的石墨烯太陽能電池板時,投資成為一項良好的投資。


可以利用摩天大樓中巨大的窗戶玻璃墻成為太陽能電池板


7-存儲:


在早上建立私人太陽能電池板站的時候發電更多你要的東西你可以賣電給普通電力系統,而當你的私人電站不發電時可以從普通電力系統購買電器那么簡單的事情。


但是假如你住在偏遠地區并且無法與普通電力系統連接,你必須在早上存放電器以便在夜間使用它,石墨烯也為此供應解決方法!


與現有的普通電池相比,石墨烯通過將電池容量提高到傳統電池的數倍,并使充電和放電的生命周期倍增,從而開發出未來的電池。


石墨烯是未來太陽能電池板的有希望的材料


8-一項有前途的技術:


納米技術和納米材料有很大的發展前景,因為它發展如此之快,石墨烯是最有趣的納米技術之一,被廣泛認為是21世紀的奇跡材料,因為石墨烯有一個很好的特點列表,它是最強的材料在世界上,它比鋼強200倍,但比鋼輕6倍,石墨烯比銅更好的電導體,它不透氣體,所以用來節省氫氣,幾乎完全透明。此外,當化學成分添加到其表面時,可以改變其性質。


石墨烯在電子產品中具有獨特的性質,使其成為所有領域中硅的強有力競爭者,石墨烯在未來的許多挑戰中通常都會打敗硅片,如創造超級電子,CPU,RAM,可穿戴設備和超級太陽能電池板更加有效。


石墨烯技術可以保護環境免受制造傳統太陽能電池板出現的有毒污染


9-環保:


太陽能電池板不完全環保,但做有害的事情,以便硅谷有毒物質聯盟(SVTC)警告太陽能電池板制造出現許多與半導體生產相同的毒性,包括四氯化硅和六氟化硫等溫室氣體。四氯化硅是一種毒性很強的化合物。關于每千克多晶硅產品,出現4千克四氯化硅。


石墨烯如何起到保護環境的用途?!


有機太陽能電池板制造出現的有害物質較少,石墨烯增強有機太陽能電池板成為傳統硅太陽能電池板的替代品,在工業化時出現大量有毒污染。此外,石墨烯太陽能電池板材料在地球上可以大量獲得,這是為后代節約資源的重要一點。


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