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美国研发树木制太阳能电池 用不完?

2013-11-28 10:35
水墨黯月
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  一颗废弃的电池能污染多少土地?多少水?

  如果一节一号电池在地里腐烂,有毒物质能使一平方米的土地失去使用价值,而把一粒纽扣电池扔进水里,它其中所含的有毒物质会造成60万升水体的污染,相当于一个人一生的用水量。何时我们才可以摒弃这些坑爹的电池?

  近日,美国佐治亚理工学院和马里兰大学的研究人员声称他们已经研发了一款百分百“绿色”的电池,这和我们常见的太阳能电池并不是一回事——用树木做成的超级环保太阳能电池,这款电池是“用不完”的。

  事实上,常规的太阳能电池还不够环保。佐治亚理工学院有机光子学和电子技术中心的负责人BernardKippelen解释称,常规的太阳能电池虽然能利用太阳光能发电生产清洁能源,但电池本身是不能回收再利用的,人类只是在减少了对化石燃料的依赖,但同时消耗着其他资源,在这款革命性的电池诞生之前,这和拆了东墙补西墙没什么区别。

  普通电池中含有镉、铅、汞等重金属,其废旧电池中的重金属正是带来污染的元凶。研究人员认为,要彻底改变电池污染环境的问题,必须换掉电能的载体,既然太阳能电池的工作原理和植物光合作用类似,那为什么不可以直接用植物纤维制作电池?

  经过上千种材料的筛选后,研究人员研发了一种植物纤维纳米晶体,只需要把构成太阳能电池的有机物装入这种结构中就能形成简单的植物电池。由于这也是一种有生物降解功能的材料,电池能够在温水中自行溶解。“生产的材料是植物本身,这里有取之不尽的光能有机物,电池使用后也可以自行分解,百分百环保,这才是真正的绿色科技。”研究人员自豪地表示。

  目前,这种新型电池能将接收到植物光能的2.7%转化为太阳能电能,转化率在有机材料中名列前茅,不过还远不及常规太阳能电池(在所有种类的太阳能电池中,光电转换效率最高的是单晶硅,达到24%)。除了转化率不及常规太阳能电池之外,这种新型太阳能电池面临的另一个问题是对环境的适应能力,由于这些新型电池的原材料是可降解的,很可能一场大雨就能将电池产品彻底毁掉。对此,马里兰大学的研究人员在电池的环境适应能力问题上下了功夫。研究人员利用纳米技术,从黄松中取材,在木纤维上涂了一层锡膜,并使用钠代替常规电池中的锂,这样生产出的电池比纸张薄,也能起到一定程度的“防水”功能,从而增加电池对环境适应能力。

  事实上,假如这些新型的电池能够正式投入生产线,它还将改善工人们的身体健康。常规的太阳能电池尤其是光电转化效率最高的单晶硅太阳能电池,在生产过程中有一部分硅会以氯硅气体化合物的形式作为废料排出,污染空气,经常接触硅的工人也容易患上“矽肺”这种职业病,而这种用树木做成的太阳能电池,工人们完全不必担心污染问题。然而,什么时候才能拿到这块木头电池?研发人员表示,他们的下一个目标是将转化率提高到两位数,假如研究进展顺利,5年内这种电池就能被正式推出市场。

 

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