只要有太陽就有電
提到太陽能，大家都會說出它的優點：清潔無污染、取之不盡等等。太陽每秒鐘到達地面的能量達80萬千瓦，如果將太陽光照射地球表面1個小時產生的所有能量聚積起來，就足以滿足人類整整一年的能源需求。葉綠體是綠色植物細胞內進行光合作用的結構，能將太陽光轉化成化學能，是最為有效的固定太陽光能的過程。染料敏化太陽能電池就是仿照植物葉綠素光合作用原理，嘗試將光能轉化成電能。
什么是染料敏化太陽能電池？馮曉東介紹說，染料敏化太陽能電池中所使用的有機染料，就如同樹葉中的葉綠素，在太陽光的照射下，會產生光生電子，納米氧化鈦電極就像集結電子的收集器，當有外電路接通時，收集器中的電子就會通過外電路，跑到另外一極，形成電流。當外電路沒有接通時，電子就聚集在納米氧化鈦上儲存起來，形成電壓。這種電池只要在光照下，就會源源不斷地產生電子，將光能直接轉化為太陽能。
長得像塊“三明治”
“這種新型太陽能電池的結構類似‘三明治’，中空是一層納米‘夾心’。”馮曉東說，光電轉化的玄機就藏在這層幾十微米厚的復合薄膜中。“夾心”中的染料充當“捕光手”，納米二氧化鈦則是“光電轉換器”。但現在普遍存在的問題是光電轉化率太低。“太陽能的光譜很寬，但現在染料‘捕光手’的能力比較弱，只能吸收太陽能中的可見光，大量的紅外光等不能被吸收，這是很大的浪費。”馮曉東介紹，為了讓染料盡可能多“吃”太陽光，科研人員別出心裁地撒了點“作料”——一種由納米熒光材料制成的量子點，讓不同波長的陽光都能對上“捕光手”的“胃口”。只要不斷改進“配方”，納米“夾心”的光電轉化效率就能一次次提高。隨著材料和器件結構的不斷改進，相信這種神奇“樹葉”的商業化前景非常樂觀。
陽光不太充足也沒關系
“染料敏化電池的最大吸引力在于廉價的原材料和簡單的制作工藝。”馮曉東說，染料敏化電池的成本僅相當于硅電池板的1／10。同時，它對光照條件要求不高，即便在陽光不太充足的室內，其光電轉化率也不會受到太大影響。另外，它還有許多有趣用途。比如，用塑料替代玻璃“夾板”，就能制成可彎曲的柔性電池；將它做成顯示器，就可一邊發電，一邊發光，實現能源自給自足。
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