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 太陽能作為一種清潔環(huán)保的新能源，如今被越來越多地應(yīng)用在人們的日常生產(chǎn)生活中，由于目前已開發(fā)的太陽能電池都需要將光能轉(zhuǎn)化為電能發(fā)電，而在光線較暗的條件下（例如下雨），太陽能電池只能產(chǎn)生極少量的電，因此并不適宜在雨量豐沛的地區(qū)廣泛使用。

多年來，如何讓太陽能發(fā)電技術(shù)擺脫天氣因素制約，成為很多科研工作者努力的方向。近日，中國海洋大學(xué)唐群委教授帶領(lǐng)他的研發(fā)團隊成功利用石墨烯輔助太陽能電池，有望實現(xiàn)在下雨天也能發(fā)電。

唐群委和團隊成員正在研發(fā)一種以石墨烯為材料的新型太陽能電池，可以在雨天實現(xiàn)持續(xù)發(fā)電。“越是空氣污染嚴重的地區(qū)以及在酸雨環(huán)境下，雨水中充滿了各種高濃度離子，越能使這種電池板在雨天的發(fā)電效率提高。”

唐群委介紹，目前的光伏（即太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的簡稱）技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域中，面對如何提高太陽能電池發(fā)電效率這個問題，人們的思路大多只限于如何更高效地利用、轉(zhuǎn)化太陽光。“就在一兩年前，我們想到能否利用其他材料結(jié)合太陽能發(fā)電技術(shù)來提高發(fā)電效率呢？”去年，他和團隊成員看到一篇國內(nèi)研究者撰寫的論文，文中闡述了鹽水與石墨烯結(jié)合能產(chǎn)生電信號這一現(xiàn)象，這給他和團隊以啟發(fā)——能否借助石墨烯材料來提高太陽能電池的發(fā)電效率呢？

石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的晶體。2004年，英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功從石墨中分離出石墨烯，并證實它可以單獨存在，兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎。石墨烯是一種既薄又強韌的材料，且有很好的彈性，拉伸幅度能達到自身尺寸的20%?？梢哉f，石墨烯是目前自然界最薄、強度最高的材料，

“和鹽水相似，雨滴并不是純凈水，雨水中有鈉、鈣、銨等離子，與石墨烯結(jié)合也會產(chǎn)生電信號。”唐群委說，他和團隊成員正在研發(fā)一種以石墨烯為材料的新型太陽能電池，可以在雨天實現(xiàn)持續(xù)發(fā)電。“值得一提的是，越是空氣污染嚴重的地區(qū)以及在酸雨環(huán)境下，雨水中充滿了各種高濃度離子，越能使這種電池板在雨天的發(fā)電效率提高。”他說。

“一滴雨產(chǎn)生的電量微乎其微，我們這項技術(shù)最大的價值在于改變傳統(tǒng)思路，在提高太陽能電池發(fā)電效能方面找到一種全新的方式，對于這項課題的發(fā)展是很有意義的。”

現(xiàn)今市場上的單晶硅太陽能電池平均發(fā)電效率約為15%，多晶硅太陽能電池的效率已達26%以上，而這種以石墨烯為材料的新型太陽能電池在實驗室實現(xiàn)了大約100微伏/滴的電壓和0.5微安/滴的電流輸出，以及6.53%的光電轉(zhuǎn)換效率。不過，這項技術(shù)尚在研發(fā)階段，距離投入實際應(yīng)用還有一段路要走。

談到這項技術(shù)，唐群委評價：“實際上，一滴雨產(chǎn)生的電量微乎其微，我們這項技術(shù)最大的價值在于改變傳統(tǒng)思路，在提高太陽能電池發(fā)電效能方面找到一種全新的方式，對于這項課題的發(fā)展是很有意義的。”

在研發(fā)階段，唐群委說最大的困難在于石墨烯材料與太陽能電池板二者如何組合，“石墨烯材料的透光性很好，透光率約為95%，但是，如果將石墨烯覆蓋在太陽能電池上卻會出現(xiàn)一個問題——雖然這種方式在下雨天提高了太陽能電池的發(fā)電效能，可在晴天，石墨烯會過濾掉5%的陽光，反而降低了太陽能電池板的發(fā)電效率，這并不是一種經(jīng)濟的組合方式。”他說，如今，他們想到的方法是將石墨烯覆蓋在太陽能電池背面，到了雨天，電池自動翻轉(zhuǎn)過來，實現(xiàn)雨天發(fā)電。對此，他補充道，這個設(shè)計設(shè)想還有待于未來不斷優(yōu)化。

目前，石墨烯材料的價格極為昂貴，面積為兩厘米見方的單層石墨烯薄膜約3000元，如果將其鋪滿整個太陽能電池板，將是一個驚人的價格。針對這個問題，唐群委和他的研發(fā)團隊正在探索成本更低、雨天發(fā)電效能更好的替代材料，希望有朝一日，普通百姓也能用上這種新型的太陽能電池板。

唐群委說，隨著技術(shù)發(fā)展，未來的太陽能電池板將不再笨重，而變得柔軟、輕薄，到那時，可以將其覆蓋在建筑物的外墻上，并與石墨烯或其替代材料相結(jié)合，那么，我們居住的房子也能發(fā)電，“海水永遠是流動的，如果在海堤上使用相似的技術(shù)，借助海水流動發(fā)電，那么這些電能就能惠及在海岸線周圍生活的人們。”