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用树木制作可回收的太阳能电池

时间：2022-03-24 10:16:43 来源：

在纤维素纳米晶体基板上制造新的基于植物的太阳能电池意味着它们可以在水中循环利用。

研究人员报告说，有机太阳能电池的功率转换效率为2.7％，这是可再生原材料衍生的基板上的电池的前所未有的数字。

在其上制造太阳能电池的纤维素纳米晶体（CNC）基板是光学透明的，可以让光穿过它们，然后再被非常薄的有机半导体层吸收。

在回收过程中，太阳能电池仅需在室温下浸入水中即可。数分钟之内，CNC基板溶解，太阳能电池可以轻松分离成其主要成分。

乔治亚理工学院工程学院的Bernard Kippelen教授领导了这项研究，并说他的团队项目为真正的可回收，可持续和可再生太阳能电池技术打开了大门。

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“有机衬底在太阳能技术中的发展和性能不断提高，为工程师提供了未来应用的良好指示，”也是乔治亚州有机光子学和电子技术中心（COPE）主任的Kippelen说。

“但是有机太阳能电池必须是可回收的。否则，我们只是在解决一个问题，减少对化石燃料的依赖，而创造另一个问题，该技术利用可再生能源生产能源，但在其生命周期的尽头不能一次性使用。”

迄今为止，有机太阳能电池通常已经在玻璃或塑料上制造。两者都不容易回收，并且石油基基材也不是很环保。例如，如果在玻璃上制造的电池在制造或安装过程中破裂，则无用的材料将难以处置。

“纸质基材对环境更好，但由于高表面粗糙度或孔隙率而表现出有限的性能。然而，由木材制成的纤维素纳米材料是绿色的，可再生的和可持续的。基底具有仅约两纳米的低表面粗糙度。

Kippelen说：“我们的下一步将努力将功率转换效率提高10％以上，这类似于在玻璃或石油基衬底上制造的太阳能电池的水平。”该小组计划通过优化太阳能电池电极的光学性能来实现这一目标。

使用天然产物生产纤维素纳米材料还有另一个积极的影响。该国的林产品工业预测，一旦大规模生产开始，可能会在未来五年内生产数千万吨。

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普渡大学材料工程学院副教授Jeffrey Youngblood与Kippelen合作进行了这项研究。他们的发现发表在《科学报告》中。

该技术的临时专利已向美国专利局提交。

这项研究部分由接口科学中心资助：太阳能材料，一个能源前沿研究中心，由美国能源部，科学办公室，基础能源科学办公室，空军科学研究所，海军研究办公室和美国农业部资助–森林服务。

USDA-Forest Service为CNC基板加工提供了资金。美国森林服务森林产品实验室（FPL）提供了CNC材料。

通过。杰森·麦德勒（Jason Maderer）


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