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染料敏化太陽能電池具有穩(wěn)定性好、理論效率高、工藝簡單、生產(chǎn)過程環(huán)境友好等特點(diǎn)，被認(rèn)為是眾多新型太陽能電池技術(shù)中最有前途的一種。以它為基礎(chǔ)的柔性太陽能電池因柔性好、質(zhì)量輕、易大面積生產(chǎn)，更是近年來研究的一大熱點(diǎn)。但在大規(guī)模推廣和應(yīng)用前，該技術(shù)還有諸多障礙需要掃清。貴金屬鉑便是其中之一。雖然鉑在染料敏化太陽能電池的制造中用量不多，但其每盎司1500美元的價(jià)格還是在一定程度上推高了最終產(chǎn)品的售價(jià)，為大面積推廣增加了難度。
為此，負(fù)責(zé)此項(xiàng)研究的美國密歇根理工大學(xué)材料與工程學(xué)院教授胡云航（音譯）團(tuán)隊(duì)，專門研制出了一種能夠取代鉑的新材料，研究人員稱其為蜂窩狀3D石墨烯。 為制造出這種具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的石墨烯材料，胡云航團(tuán)隊(duì)讓氧化鋰與一氧化碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而生成一種碳酸鋰（Li2CO3）和蜂窩狀石墨烯的混合物質(zhì)。而后，再用酸將整個結(jié)構(gòu)中的碳酸鋰粒子去除，留下蜂窩狀石墨烯。
研究人員發(fā)現(xiàn)，這種蜂窩狀3D石墨烯具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，催化活性高，在能量存儲和轉(zhuǎn)化方面極具潛力。為證實(shí)猜想，他們將染料敏化太陽能電池中的鉑電極換成了蜂窩狀3D石墨烯電極。在同樣的日照條件下的實(shí)測結(jié)果顯示，采用新材料的太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)7.8%，與使用鉑的普通染料敏化太陽能電池的8%極為接近。
胡云航說，合成這種蜂窩狀3D石墨烯既不困難也不昂貴，是制造陰極的理想材料。今后還將繼續(xù)研究，以期進(jìn)一步提高性能。
