鉅大LARGE | 點擊量：974次 | 2021年06月16日
新材料真的可以延長太陽能電池板的壽命嗎
新華社電（記者樂紹延）日本日清紡織公司日前宣布，他們開發(fā)出一種新型薄膜，可使太陽能電池板在實驗中的保質(zhì)期提高約50％，從而延長太陽能電池板的使用壽命。
研究人員利用一種特殊的橡膠，開發(fā)出一種密封性很強的太陽能電池板保護膜。使用這種保護膜的太陽能電池板，即使在高溫和濕度很大的環(huán)境中也不易出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量退化。
在85攝氏度、濕度達85％的實驗環(huán)境中，研究人員對這種帶有新型保護膜的太陽能電池板進行了3800小時的高電壓破壞性測試，結(jié)果顯示它并未出現(xiàn)質(zhì)量退化。
日清紡織公司說，在上述環(huán)境中，優(yōu)質(zhì)的常規(guī)太陽能電池板能經(jīng)受2500小時的破壞性實驗仍不退化，其實際使用期可達20年。大自然總會帶給人類無限的啟示。許多造福人類的發(fā)明也是從自然中得到的靈感，如世界上第一批防毒面具誕生的靈感來源于野豬的鼻子；火箭升空利用的是水母、墨魚反沖原理；變色龍幫助我們研制出了不少特種偽裝裝備；毒蛇的熱眼功能研究開發(fā)出了微型熱傳感器等等。這樣例子數(shù)不勝數(shù)。近日，美國的研究人員稱，樹葉經(jīng)過數(shù)千萬年進化而獲得的防止陽光灼傷的自我修復(fù)功能或許能幫助他們研發(fā)出具有可再生功能的太陽能電池，讓電池的使用壽命無止境地延續(xù)下去。
殘忍的陽光
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
九月五日出版的《自然化學(xué)》雜志著重介紹了美國麻省理工學(xué)院的化學(xué)工程師斯特拉諾等人的這項研究，并稱這一項研究為生產(chǎn)廉價、具備自我修復(fù)功能、使用期限可以無限延長的太陽能電池打下了基礎(chǔ)。此后的幾天時間里，包括英國廣播公司、美國《發(fā)現(xiàn)》雜志網(wǎng)站、美國《大眾科學(xué)》網(wǎng)站、美國《技術(shù)評論》雜志網(wǎng)站等主流媒體都對這一研究進行了報道，預(yù)示著這項技術(shù)或?qū)硖柲茈姵仡I(lǐng)域的大變革。
眾所周知，陽光是地球上生命的源泉，但它的破壞性卻不能被忽略。人類為何會變老？放在太陽下的紙片、塑料等為何會輕易報廢？美國麻省理工學(xué)院的化學(xué)工程師斯特拉諾解釋說，這一切都是因為陽光中的紫外線在與氧氣混合后，會有很大的破壞力。經(jīng)過長時間的照射，再堅固的物體都會慢慢瓦解。即使是專門吸收陽光的植物葉片在陽光下曝曬過久后，也會漸漸失去功效，更何況太陽能電池等其他的物體。斯特拉諾說。因此即使關(guān)于吸收陽光的樹葉來說，陽光也是殘忍的。當(dāng)植物全力地進行光合用途時，假如不采取防護措施，樹葉也會被氧氣、紫外線等破壞性分子毀壞。
美國《大眾科學(xué)》網(wǎng)站介紹，樹上的樹葉與太陽能板上的光伏電池相同，看上去都是在靜止不動的情況下吸收陽光。然而，樹葉其實有一個非常精彩的內(nèi)心世界。由于陽光直射的破壞力實在太大，葉片內(nèi)部的蛋白質(zhì)每隔大約45分鐘就必須循環(huán)一次，形成新的光合反應(yīng)中心，替代已被日光烘烤近1小時的老光合反應(yīng)中心，防止陽光帶來的傷害。這是經(jīng)過千萬年的進化后大自然賦予樹葉的生存技能。這種快速的自我修復(fù)程序也讓植物可以在充分享受陽光的同時不至于飛蛾撲火。
樹葉的這種自我修復(fù)功能激發(fā)了斯特拉諾，以及來自伊利諾伊州立大學(xué)的斯里格爾、懷特等人的靈感，想到模擬樹葉的這一技能，可以讓一直被陽光烘烤的太陽能電池自行修復(fù)。目前人們對太陽能電池的研究大都局限在如何提高轉(zhuǎn)化效率、如何延長使用壽命上，但卻很少有人想到開發(fā)電池的再生功能，讓其無止境地工作下去。該研究如此的獨特性引起了其他業(yè)界同行的巨大興趣。美國德克薩斯A&M大學(xué)納米復(fù)合材料教授格倫蘭將該技術(shù)稱為人造的翻版自然技能，同時認為它是開拓性的、對以后發(fā)展有巨大影響的研究，因為以前還從未有過類似的研究。英國布里斯托大學(xué)的生物化學(xué)家約翰認為，這項研究雖然非常簡單，但卻十分實用。
自我修復(fù)太陽能電池
在了解到樹葉內(nèi)光合用途中心的循環(huán)特點后，斯德拉諾及其研究團隊就決定，與其制造使用壽命超長的太陽能電池，還不如向自然學(xué)習(xí)，走太陽能電池自我修復(fù)之路。試驗開始階段，研究人員使用的是一種紫細菌中采集陽光的光合反應(yīng)中心。隨后，他們將反應(yīng)中心里加入了一些感光蛋白質(zhì)、脂類，用于形成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；以及碳納米管，用做導(dǎo)線傳導(dǎo)出現(xiàn)的電力。這些工作完成后，所有零部件都將放入一個裝滿水（水中含有膽酸鈉，一種讓所有部件凝聚的表面活性劑）的透析袋中。透析袋里的隔膜只允許小分子通過。
隨后的發(fā)現(xiàn)讓研究人員很驚喜，因為在將表面活性劑過濾之后，所有的零部件會自動組裝成一個整體，捕捉光線的同時能出現(xiàn)電流。工作人員解釋，這一自然組裝之所以能夠?qū)崿F(xiàn)，是由這些部件的化學(xué)性質(zhì)決定的，因為組裝完成后，他們彼此之間恰巧都處于相對適合的位置。用于支撐結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)包圍脂類，形成一個小圓盤，而光合反應(yīng)中心則在圓盤之上。小圓盤會順著有小氣孔的碳納米管排列，小氣孔的用途是讓光合反應(yīng)中心出現(xiàn)的電子順利通過。假如將膽酸鈉重新加入這一裝置，裝置就會自動分解；過濾膽酸鈉后又有新的裝置形成，如此循環(huán)。
