用CNC创建可回收利用的高效太阳能电池

诸平

This is a photograph of a solar cell fabricated at Georgia Tech on nanocellulose substrates derived from trees.

(Photo Credit: Canek Fuentes-Hernandez, Georigia Tech)

 
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Georgia Tech has created a recyclable solar cell on nanocellulose substrates made from trees. Also pictured are vials that contain the different parts of the cell after it was dissolved in water and the organic solvent. Credit: Canek Fuentes-Hernandez, Georgia Tech

据物理学家组织网（Phys.Org）2013年3月26日报道，美国乔治亚理工学院（Georgia Institute of Technology）的科学家在来自树木的纳米纤维素基片上，创建了一种太阳能电池。——“Trees used to create recyclable, efficient solar cell”。此种太阳能电池像树叶一样,可以捕捉阳光并把它转化成能源，其实制备这种太阳能电池的部分配件就来自树木。乔治亚理工学院和普渡大学（Purdue University）的研究人员，使用从植物如树木中提取的天然底物，已经开发出高效太阳能电池。同样重要的是,通过在纤维素纳米晶体(CNC)底质上造作太阳能电池,当他们的应用寿命到期后，可在水中快速进行回收，以减少环境污染。该技术是发表在由《自然》出版集团主办的开放获取（OA）期刊《科学报告》（Scientific Reports）最新一期——Recyclable organic solar cells on cellulose nanocrystal substrates，Scientific Reports;  25 March 2013 ; Volume 3, Issue 1536。

据报道，这种太阳能电池的转换效率已经达到2.7%,是来源于可再生原材料基质太阳能电池转化率前所未有的水平。在CNC底质上造作太阳能电池是光学透明,在被一种非常薄的有机半导体层吸收前，有利于太阳光穿过。在回收过程中，仅仅将太阳能电池沉浸在室温下的水中即可。几分钟内,CNC底质溶解，而且很容易分离出太阳能电池的主要组件。

乔治亚理工学院的工程学院教授Bernard Kippelen领导该项研究,并说道他的研究团队的项目打开了真正可回收利用、可持续、可再生太阳能电池技术之门。太阳能技术研究领域有机基质的开发和性能研究在不断进行改进，为工程师提供了未来应用的良好指示。Bernard Kippelen教授也是乔治亚理工大学有机光子学和电子学中心(COPE)主任。但有机太阳能电池必须是可回收的。否则我们只是解决一个问题,减少对矿物燃料的依赖,而创造另一种从可再生资源产生能量的技术，而且在其生命周期中不是一次性的终结，必须可以循环重复使用。

到目前为止, 有机太阳能电池的制作通常是以玻璃或塑料作为底质材料。既不能进行回收，而且石油基塑料板底质并非环境友好。例如,如果在制造或安装玻璃底质的太阳能电池过程中，一旦破碎，无用的材料将很难进行处理。但是，如果是纸底质的太阳能电池就完全不同了，首先是纸质是一种环境有好材料,但纸质也显示出性能方面的局限性,因为其较高的表面粗糙度和孔隙度所致。但是, 由木质制得的纤维素纳米材料是绿色的、可再生和可持续的材料，以此作为底质具有低的表面粗糙度，因为其厚度只有2 nm。研究人员声称，他们下一步目标将是努力改善功率转换效率，争取超过10%,接近或者超过装配在玻璃或石油基板材上的太阳能电池转化效率的水平。该研究小组计划通过优化太阳能电池的电极的光学性能来达到这个目标。

参与此项研究的还有普渡大学（Purdue University）材料工程学院副教授Jeffrey Youngblood。他们已经向美国专利局提交了一项与此有关的专利申请。还有另一个使用天然产品创建纤维素纳米材料的积极影响，那就是美国林产品行业项目，有可能在未来5年，开始数千万吨的大规模生产。

上述的研究是COPE的最新项目,其目的就在于研究印刷型电子产品的应用与开发。2012年该中心创造了有史以来首例完全塑料太阳能电池。更多信息请浏览：

Recyclable organic solar cells on cellulose nanocrystal substrates (2013-3-27 21:13:43)

http://www.sciencecodex.com/trees_used_to_create_recyclable_efficient_solar_cell-109262