染料敏感太陽(yáng)能電池不僅單薄靈活，而且還非常善于將太陽(yáng)光線(xiàn)轉(zhuǎn)化為電力。然而，該類(lèi)型電池的核心材料是世界上最昂貴的金屬之一：鉑金（每盎司1500美元）。盡管用量不多，但與銀質(zhì)材料的成本依然差距過(guò)大。
美國(guó)密歇根理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授YunHangHu、theCharles及CarollMcArthur共同研發(fā)出一種新型且并不昂貴材料替代太陽(yáng)能電池的鉑金材料：3D石墨烯，而且轉(zhuǎn)換效率并不降低。
規(guī)則型石墨烯由著名的二維式碳分子構(gòu)成，與分子厚度相似。胡教授及其團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種創(chuàng)新型方式合成了一種獨(dú)特的3D蜂窩結(jié)構(gòu)石墨烯版本。
3D蜂窩結(jié)構(gòu)石墨烯的場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）圖像。該新型材料能夠取代染料敏化太陽(yáng)能電池中的鉑金材料，而且輸出電力量并不會(huì)減少。
他們將鋰離子氧化物與一氧化碳放在一起，形成化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生碳酸鋰（Li2CO3）與蜂窩狀石墨烯。Li2CO3有助于塑形石墨烯片，并可將它們彼此隔離，預(yù)防形成普通石墨。此外，通過(guò)酸材料，Li2CO3分子可輕易從3D蜂窩狀石墨上被去除。
經(jīng)科研人員發(fā)現(xiàn)，這類(lèi)3D蜂窩狀石墨烯具有優(yōu)良的導(dǎo)電性與高催化活性，因此它們能夠用于儲(chǔ)能及能量轉(zhuǎn)換。基于此，科研人員將之取代染料敏感太陽(yáng)能電池中的鉑金對(duì)電極，然后將太陽(yáng)能電池置于太陽(yáng)光之下，測(cè)量其產(chǎn)能。
研究人員發(fā)現(xiàn)，配有3D石墨烯對(duì)電極的可將7.8%的太陽(yáng)光線(xiàn)轉(zhuǎn)化為電力，接近使用昂貴鉑金材料的傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率8%。
胡教授強(qiáng)調(diào)，這一合成的3D蜂窩石墨烯不僅價(jià)格便宜，而且生產(chǎn)難度并不難，使用它們制造對(duì)電極并不會(huì)構(gòu)成特別的挑戰(zhàn)。
注：美國(guó)密歇根理工大學(xué)研究小組的這項(xiàng)研究項(xiàng)目獲得美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)石油研究基金（PRF-51799-ND10）及美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF-CBET-0931587）的聯(lián)合資助。這份由胡教授、密歇根理工大學(xué)研究生HuiWang、巴黎圣母院FranklinTao、布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室DarioJ.Stacchiola及密歇根大學(xué)KaiSun聯(lián)合署名的論文名為《3D蜂窩狀石墨烯與其作為反電極催化劑運(yùn)用進(jìn)光伏電池的高效率》。該論文目前已發(fā)布在2013年7月29日發(fā)布的德國(guó)《應(yīng)用化學(xué)》期刊上。
