光伏发电领域新一代“铂金”材料3D石墨烯

3D蜂窝结构石墨烯的场发射扫描电子显微镜（FESEM）图像。该新型材料能够取代染料敏化太阳能电池中的铂金材料，而且输出电力量并不会减少。（该图片由密歇根理工大学研究生HuiWang提供）

众所周知，即使最具前途的太阳能电池也并非完美无缺。不过，来自密歇根理工大学的科学家们似乎已找到一种更优越的材料克服传统电池的部分不足。

染料敏感太阳能电池不仅单薄灵活，而且还非常善于将太阳光线转化为电力。然而，该类型电池的核心材料是世界上最昂贵的金属之一：铂金（每盎司1500美元）。尽管用量不多，但与银质材料的成本依然差距过大。

美国密歇根理工大学材料科学与工程学院教授YunHangHu、theCharles及CarollMcArthur共同研发出一种新型且并不昂贵材料替代太阳能电池的铂金材料：3D石墨烯，而且转换效率并不降低。

规则型石墨烯由著名的二维式碳分子构成，与分子厚度相似。胡教授及其团队发明了一种创新型方式合成了一种独特的3D蜂窝结构石墨烯版本。

他们将锂离子氧化物与一氧化碳放在一起，形成化学反应，产生碳酸锂（Li2CO3）与蜂窝状石墨烯。Li2CO3有助于塑形石墨烯片，并可将它们彼此隔离，预防形成普通石墨。此外，通过酸材料，Li2CO3分子可轻易从3D蜂窝状石墨上被去除。

经科研人员发现，这类3D蜂窝状石墨烯具有优良的导电性与高催化活性，因此它们能够用于储能及能量转换。基于此，科研人员将之取代染料敏感太阳能电池中的铂金对电极，然后将太阳能电池置于太阳光之下，测量其产能。

研究人员发现，配有3D石墨烯对电极的可将7.8%的太阳光线转化为电力，接近使用昂贵铂金材料的传统太阳能电池的转换效率8%。

胡教授强调，这一合成的3D蜂窝石墨烯不仅价格便宜，而且生产难度并不难，使用它们制造对电极并不会构成特别的挑战。