​石墨烯应用于太阳能领域的近期进展汇总

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太阳能资源取之不尽，用之不竭，而且完全免费，太阳能的充分利用是解决目前人类面临的能源短缺和环境污染等问题的根本途径。实现廉价的太阳能发电， 是人类梦寐以求的追求。作为一种可再生的清洁能源，专家预测光伏发电将在21 世纪前半叶超过核电成为最重要的基础能源之一。根据联合国环境规划署(UNEP)发布的一份关于可再生能源投资的报告，2010年至2019年间，全球可再生能源产能投资达到2.6万亿美元，在太阳能方面的投资为1.3万亿美元，占总投资的一半。

虽然太阳能发电拥有众多优点，但有些缺点不容忽视。

  • 尽管有政府补贴计划和税收计划，但购买和安装太阳能电池板的初始成本可能很高。

  • 阳光的照射是至关重要的，因此太阳能电池板的位置在发电中起着重要作用。长时间处于多云多雾阳光不足的地区将产生更少的电力。

  • 其他常见的缺点是产生的电力不足和可靠性问题。

石墨烯和太阳能电池板

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石墨烯由单层碳原子制成，以六边形的重复图案结合在一起。它强度大，几乎完全透明，并且具有惊人的导电性和柔韧性。石墨烯由碳构成，而碳含量丰富，是一种相对廉价的材料。石墨烯在改进现有产品以及开发新产品方面潜力无穷。

一方面，石墨烯的导电性能高且透光性良好，非常适用于太阳能电池。另一方面石墨烯不太能很好的收集太阳能电池内部产生的电流。因此，研究人员正在寻找合适的改性石墨烯的方法。例如，氧化石墨烯（GO）导电性较差但透明度较高且电荷收集性能较好，可用于太阳能电池板。

目前，导电氧化铟锡（ITO）与非导电玻璃层一起用作大多数有机太阳能电池板中的透明电极，但ITO稀有、易碎且昂贵。许多研究都希望可以以石墨烯作为太阳能电池透明电极中ITO的替代品。

近日进展

1. 正信光电推出石墨烯太阳能组件
正信光电将石墨烯自清洁技术与多主栅技术相结合，成功研发出石墨烯12栅常规、石墨烯12栅双玻组件、石墨烯5栅常规与双玻组件等系列新品，为光伏产业加速迈入平价上网时代再添活力。目前，石墨烯组件已经应用于印度多个电站项目，还将于迪拜的一批项目中应用。
2. Elcora与Solargise Canada就石墨烯增强太阳能技术达成研发协议
Elcora Advanced Materials宣布已与Solargise Canada签订研发协议，Solargise Canada是一家太阳能制造和公用事业规模的电力项目开发公司，是全球领先的太阳能公司之一。
Elcora首席执行官Troy Grant表示：“Elcora的核心竞争力是能够以更高的石墨烯产量来精炼石墨。Elcora拥有目前石墨和石墨烯领域的最佳工艺和最好的研发人员。”
研发协议约定开发石墨和石墨烯新技术，以改善和提高Solargise生产的太阳能光伏板的效率。
3. Verditek和Paragraf合作开发石墨烯集成光伏电池
Verditek和Paragraf宣布，他们已成功将石墨烯应用于光伏（PV）电池。该石墨烯光伏电池通过将Paragraf的石墨烯制造工艺应用于Verditek的太阳能技术实现。
Verditek董事长Lord Willetts表示：“目前传统的硅光伏电池大约将其接收的能量的21-23％转化为电能。我们的目标是达到25％以上”，“我们希望能够将它们应用于笔记本电脑等消费电子产品，以便它们可以实现自充电，”他补充说。
4. 应用于钙钛矿太阳能电池的石墨烯电池
韩国忠南国立大学的Yoon Soon-gil教授领导的研究小组开发了一种新的石墨烯电极，用于在低温下生产钙钛矿太阳能电池。此外，UNIST材料科学与工程学院的Choi Kyoung-jin教授领导的团队开发了一种采用透明导电粘合剂（TCA）的新概念串联太阳能电池。
由Yoon教授团队开发的石墨烯电极可以实现在低温下制造钙钛矿太阳能电池，且可以提高安全性和经济效率。
研究小组通过从低于100摄氏度的10nm厚的钛缓冲层吸收碳来生长大规模的石墨烯。与采用传质工艺制造的石墨烯太阳能电池相比，采用无转移法制造的钙钛矿太阳能电池的效率提高了14.2％，透明度提高了26％。
采用传质法制备的石墨烯太阳能电池在使用500小时后，其效率比初始值降低了20％。然而，与石墨烯太阳能电池相比，使用无转移方法生产的新石墨烯电极在经过1,000次弯曲循环后，效率仅降低13％，安全性提高7％。
当人类面临能源与环境危机时,迫切的需要找到一种清洁,高效且相对充足的能源形势来满足社会经济的发展,而太阳能则是最好的选择之一｡目前太阳能的开发方式主要为太阳能电池的形势,经过短短几十年的发展,太阳能电池已具备相当成熟的技术并应用于人们生产生活的方方面面｡相信,随着技术水平的不断提高,太阳能电池会得到更大的发展,造福于人类社会｡
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