科学家将头发变成“碳纳米点”,加入太阳能电池提升发电效率

剪切来的头发还能有什么用途?小编只想到做假发或是捐出去做公益…但其实,头发的功用还有很多,像是清理泄露的石油、室内设计的元素等。

近期,有科学家用废弃的头发研发碳纳米点(carbon nanodots),而这个碳纳米点将能提升太阳能电池的效用。

头发搜集起来,用来研发太阳能电池?

早在去年的时候,有一支科学团队成功将废弃头发转换成碳纳米点,用来作为智能电子产品中柔性显示器(或称可卷曲显示器)的材料。

因此澳洲昆士兰科技大学(Queensland University of Technology)的研究人员以此为基础,同样将人们剪切的头发,搜集起来研究、将其转换成碳纳米点,最后用于钙钛矿太阳能电池。

该研究发布在Journal of Materials Chemistry A

研究人员发现,将碳纳米点溶液添加到钙钛矿的制程,碳纳米点会形成类似波浪形的钙钛矿层,而钙钛矿晶体会被包围在内。

研究团队的王教授在新闻稿中比喻,“它创造了一种类似盔甲的保护层,保护钙钛矿材料免于湿气或其他可能使材料受损的环境因素影响” 。

什么是“钙钛矿太阳能电池”?

钙钛矿太阳能电池是太阳能电池的一款,电池内部包含钙钛矿结构的化合物,而钙钛矿的材料,如甲基铵卤化铅和全无机卤化铯等,很容易制造且价格便宜,因此钙钛矿太阳能电池被认为具备大量生产潜力的新一代太阳能技术。

对于太阳能电池来说,最重要的参数是转换效率,目前在实验室所研发的硅基太阳能电池中,单晶硅电池效率为25.0%,多晶硅电池效率为20.4%,而钙钛矿太阳能电池则从2009年的3.8%提高到2020年的25.5%,发展速度极快。

钙钛矿太阳能电池除了制造成本低外,其高吸收系数使得大约500 nm的超薄薄膜能够吸收完整的可见太阳光谱,大大提升制作高效、轻薄、轻量、柔软太阳能模块的可能性,可为低功耗无线电子设备、物联网应用供电。

头发大幅提升钙钛矿太阳能电池的稳定度、转换效率

那回到这个头发做成的碳纳米点,研究人员发现,与没有碳纳米点覆盖的钙钛矿电池相比,受碳纳米点保护的钙钛矿太阳能电池不仅稳定性高、转换效率也提升许多。

王教授认为,这个研究的成果有助于实现钙钛矿太阳能电池使用超过20年;更厉害的是,如果相关研发越来越完整,钙钛矿太阳能电池将可用来为太空船提供动力。

这是因为目前国际空间站主要由四个太阳能电池数组供电,虽然其可产生高达120千瓦的电力,但是运用到的设备和技术很笨重,运输到太空的成本很大,而相对轻巧的钙钛矿太阳能电池能大幅减轻有效载荷的重量。

尽管当前仍有许多研究待进行,但王教授对于钙钛矿太阳能电池有如今的发展乐观以待,并认为“头发可能是解锁新一代太阳能技术的关键”。