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陳永勝:做有機太陽能電池領跑者

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  • 發布時間:2019-01-28

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 在南開大學化學學院教授陳永勝的設想中,未來的太陽能電池的樣子是百變的:可以是柔軟的,或是透明的,附著在窗戶上、墻壁上、汽車上……隨時隨地轉化陽光為人類補充能量。

  不久前,陳永勝教授團隊設計、制備的具有高效、寬光譜吸收特性的疊層有機太陽能電池材料和器件,實現了17.3%的光電轉化效率,這個數字刷新了文獻報道的有機/高分子太陽能電池光電轉化效率的世界紀錄。這一成果讓有機太陽能電池向產業化邁進了一大步。

  前不久,陳永勝教授團隊“面向能源轉化與存儲的有機和碳納米材料研究”項目榮獲2018年度國家自然科學獎二等獎。

  “近5年來,有機太陽能電池的研究獲得了突飛猛進的發展,光電轉化效率不斷刷新,目前普遍認為有機太陽能電池已經到了商業化的‘黎明前夕’。”陳永勝說,作為世界各國在新能源研究中競爭最為激烈的領域之一,開發并引領具有獨立的自主知識產權的有機太陽能電池材料和技術,為我國贏得先機,一直是這一領域內中國科學家的努力方向。

  有機太陽能電池發展的“瓶頸”在于光電轉化效率低。提高光電轉化效率是有機太陽能電池研究首要解決的問題,也是其實現產業化的關鍵。2004年,陳永勝從美國回到母校南開大學任教,建立了以碳材料為基礎的綠色能源材料和應用研究團隊,并在2007年開始進行有機太陽能發電和以碳納米材料為基礎的儲電方面的研究。

  “當時整個領域處于低谷,光電轉化效率在5%左右。許多研究者對有機太陽能電池的未來發展不抱信心,甚至紛紛退出。而作為最重要的碳納米材料石墨烯的研究國內當時還是空白。”陳永勝回憶說。

  憑借對該領域敏銳的洞察力和審慎分析,陳永勝果斷選擇了在當時具有重大風險和挑戰的新型可溶液加工處理的有機小分子和寡聚物活性材料作為其團隊的太陽能發電的主要突破點。從分子材料設計到光伏器件的制備優化,陳永勝帶領團隊夜以繼日,馬不停蹄地展開科研攻關。經過10多年的不懈努力,他們終于發展出了具有鮮明特色的寡聚小分子有機太陽能材料體系。

  從效率5%到超過10%,再到2018年《科學》雜志報道的17.3%,陳永勝團隊多次刷新了有機太陽能電池領域光電轉換效率的世界紀錄。

  陳永勝算了一筆賬,按照我國2016年43.6億噸標準煤當量的能源需求計算,如果有機太陽能電池光電轉化效率提高一個百分點,相應的能源需求由太陽能電池來產生,就意味著每年減少使用4000千萬噸標準煤,與之相應地可減少二氧化碳排放約1.6億噸。

  “我們在進一步提高有機太陽能效率的同時,將進一步研究柔性可穿戴的包括透明的有機太陽能電池,同時和儲能設備結合,發展發電儲電一體化材料和技術。”陳永勝說,團隊已開始布局并實施下一步的研究規劃。(中國青年報·中青在線記者 胡春艷 通訊員 吳軍輝)

來源:中國青年報
編輯:孫仕奇


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