20年前发现的“傻瓜（simple-stupid）技术” |
| 来源： |
第一财经日报 |
发布时间： |
2010年06月10日 15:02 |
作者： |
许可新 |
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染料敏化太阳能电池，这种通过模仿植物光合作用创造能源的太阳能薄膜电池，尽管目前还未成为全球主流的太阳能电池产品，但对于正在积极寻找替代化石能源有效途径的人类来说，揭示了一种极具比较优势的太阳能利用的可能性。
从价格上看，染料敏化电池的成本不到普通光伏电池的五分之一，但比低成本更为人称道的，是这种电池生产工艺的简易性。
几乎不需要太过复杂的生产流程，人们就可以制造出这种染料敏化电池。在格兰泽尔的科普课堂上，甚至连普通的中学生们仅用黑莓或者草莓等自带的色素作为染料，就可以让一台小风扇在阳光下转动起来。
“这种‘傻瓜技术’（simple-stupid technology）对于太阳能应用技术的推广具有重要意义。”千禧科技奖评选组太阳能专家、芬兰阿尔托大学（Aalto University）教授彼得?兰德（Peter Lund）说。
与晶硅电池中晶硅既要捕捉阳光产生电流又要作为导体不同，染料敏化电池中，对光线敏感的染料分子负责“捕捉阳光”并释放电子，而纳米级别的半导体则负责将电子传送到外接电流环路。这样的“两步走”的关键在于如何防止电子回流，即防止被释放的电子还未经过外接的电流环路就重新回到染料分子的“身边”，这是困扰早期染料电池研究人员的最大难题。
格兰泽尔通过引入多孔的二氧化钛半导体作为高效的“电子传输通道”，并加入电解质作为电子交换的媒介――失去电子的染料分子先从电解质“借”一个电子过来，以维持分子结构的稳定，而电解质则随后捕获已经完成外接电流环路旅行的电子，从而完成自身电荷的平衡――大幅度提升了染料电池的光电转化效率。
1991年，格兰泽尔在《自然》上报告了这一发现，这种染料敏化太阳能电池也因此被称为“格兰泽尔电池”。当时，这种电池可实现7%的光电转化效率，几乎是上世纪７０年代人类最早进行染料电池试验时的1000倍。而现在，这一效率的最新数字，已经被刷新到12%，而格兰泽尔希望自己能把这一数字进一步刷新到30%。
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