為了制造高效率的有機(jī)太陽能電池與太陽能板，全球各地的太陽能研究人員正致力于尋找最佳的材料組合。然而，其中一支研究團(tuán)隊(duì)卻要求僅限于在大自然中尋找材料——即所謂的"au nature" (純天然)，然后再利用這些天然材料制造出值得生產(chǎn)的碳基有機(jī)太陽能電池、先進(jìn)的儲能組件，以及更快開發(fā)燃料電池。
富含豐富甲殼素的蝦子很可能就是關(guān)鍵之一。
倫敦大學(xué)瑪麗皇后學(xué)院以Magdalena Titirici教授為主導(dǎo)的研究小組專門研究蝦子或蝦子的甲殼素。"我們的研究團(tuán)隊(duì)對于從可再生且低成本的天然前體中生產(chǎn)納米結(jié)構(gòu)的碳材料以實(shí)現(xiàn)可再生能源應(yīng)用十分感興趣，"Magdalena Titirici表示，"我們目前正深入探索利用蝦殼作為多孔碳來源的想法。"
蝦子內(nèi)含甲殼素，可以作為氮摻雜碳的來源以及可溶解的碳酸鈣，用于作為誘導(dǎo)孔隙的犧牲模板。Titirici說，"多孔且氮摻雜的碳材料目前用于作為儲能組件的電極，或燃料電池中的催化劑。然而，在這種特殊的情況下，我們只利用蝦的甲殼素來產(chǎn)生具有光學(xué)性能的氮摻雜碳納米粒子。"
可大量供應(yīng)的普通蝦殼中含有開發(fā)高效率有機(jī)太陽能電池所需的成份。
Titirici以及在倫敦大學(xué)瑪麗皇后學(xué)院的其他研究人員們宣稱，他們不僅最先發(fā)現(xiàn)在蝦殼中含有有機(jī)太陽能電池前體，同時也發(fā)現(xiàn)存在于海洋中的其他甲殼類動物外殼中，顯示這種天然的前體能用極便宜的價格取得豐富大量的來源。在甲殼素與殼聚糖中的基本物質(zhì)明顯比有機(jī)太陽能電池中常用的釕和鉑更便宜。遺憾的是，這些材料的效率非常低。然而，研究人員們?nèi)詫ζ浼挠韬裢?，希望能提高其電量到足以為智慧手表、智能型手機(jī)、平板計算機(jī)甚至是覆蓋在建筑物窗戶上的半透明膠膜供電。
"目前的轉(zhuǎn)換效率還不到1%，"共同參與研究的倫敦大學(xué)瑪麗皇后學(xué)院教授Joe Brisco表示，"從蝦殼衍生而來的物質(zhì)可懸浮在液體中，在液體中放置納米結(jié)構(gòu)基板，可使這種物質(zhì)黏附在基板表面上且能感光。利用納米結(jié)構(gòu)的基板是因?yàn)樗哂蟹浅８叩谋砻娣e可吸收更多物質(zhì)與光線。然后在其上噴灑另一種物質(zhì)則可填滿空隙，在涂布的電極上形成平坦的表面，使電極得以接觸到裝置。"
利用蝦殼成功開發(fā)出小型試驗(yàn)太陽能電池，證明了利用天然存在的物質(zhì)可制造出有機(jī)太陽能板的概念。
研究人員們最初使用熱液碳化方式，從甲殼動物的外殼制造碳量子點(diǎn)，形成太陽能電池的氧化鋅納米柱涂層，但效率較低。不過，研究人員們表示，他們有一大堆可提高效率的辦法。
"下一步的工作重點(diǎn)在于增加光的吸收量，因?yàn)檫@是限制效率的主要原因，"Brisco表示，"我們正在嘗試一些不同的途徑來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，包括利用不同的原料、不同的原料處置，以及增加納米結(jié)構(gòu)支架的表面積。"
研究人員并利用生物物質(zhì)(如海藻)來制造有機(jī)超級電容器，期望能在未來擴(kuò)展應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品、除顫器和汽車的再生煞車系統(tǒng)等。
本文授權(quán)編譯自EE Times，版權(quán)所有，謝絕轉(zhuǎn)載
責(zé)編：Quentin
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