石墨烯太陽能電池實現60%光電轉換率

150多年前，自鉛酸電池問世以來
，關於革新電池技術的大膽觀點就一直存在。

近來，英國曼徹斯特大學在《自然雜誌》shangfabuleyixiangzuixinyanjiu，shimoxibomokeyiyonglaitiqudaqizhongdeqingqi
，jiangqiyingyongdaoranliaodianchilingyuhuiweikongqifadianjishudailaikeneng。kexuejiebiaoshizheshidianchijishushishangzuijugemingxingdejinbu。

“這項研究操作起來非常簡單


，並且很有發展前景。”該項目的一位博士後研究者ShengHu教授說
，“如今石墨烯已可以生產成一平方米的薄片，它在商用燃料電池上的應用宜早不宜遲。”

2004年在曼徹斯特大學的實驗室裏，AndrewGeim和KostyaNovoselov領導的科研團隊成功從石墨中分離出石墨烯
，證明石墨烯是可以單獨存在的，兩人也因此共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。自那時起，石墨烯就一直被視為科技領域的扭轉乾坤者。

該項研究的核心就在於石墨烯卓越的物理特性
，它與普通鉛筆中的石墨擁有同樣的原子結構。

作為目前科學界發現的第一個二維晶體
，石墨烯是最輕薄且最堅硬的物質，它隻有一個碳原子的厚度，比人類的頭發還要細100萬倍。它比鑽石堅硬
，斷裂強度是鋼材的200倍。同時它的彈性和延展性也十分出彩
，拉伸幅度能達到自身尺寸的20%，石墨烯幾乎是透明的，具有優於銅的超導電性。

石墨烯的物理屬性在各方麵都具有開拓性
，它注定掀起一場技術革命，從智能手機
、可穿戴技術到綠色技術、醫療方麵，無所不包。

一個二氧化氮分子被隔在單層石墨烯的外部。石墨烯的高阻隔性是得到公認的

素以高阻隔性著稱的石墨烯膜一直被認為能夠隔絕任何分子和原子，曼徹斯特大學的研究者們發現石墨烯卻對質子“網開一麵”，質(zhi)子(zi)能(neng)輕(qing)易(yi)地(di)穿(chuan)過(guo)這(zhe)個(ge)超(chao)薄(bo)晶(jing)體(ti)，若(ruo)是(shi)在(zai)持(chi)續(xu)升(sheng)高(gao)的(de)溫(wen)度(du)和(he)使(shi)用(yong)鉑(bo)基(ji)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，效(xiao)果(guo)更(geng)佳(jia)。這(zhe)一(yi)特(te)性(xing)石(shi)墨(mo)烯(xi)可(ke)能(neng)成(cheng)為(wei)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)的(de)質(zhi)子(zi)傳(chuan)導(dao)膜(mo)的(de)新(xin)型(xing)理(li)想(xiang)材(cai)料(liao)。

muqianzuiweipubianderanliaodianchiyiyangheqingzuoweiranliao，jiangshurudehuaxuenengzhuanzhijieweidianneng。zhizichuandaomoshixiandairanliaodianchidehexinjishu，ranerdangqianyingyongyuranliaodianchidezhizichuandaomoxiaolvxiangduijiaodi，qieyifashengranliaoshentou
，daozhiwuran。

“當(dang)你(ni)了(le)解(jie)石(shi)墨(mo)烯(xi)膜(mo)的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)後(hou)
，其(qi)實(shi)設(she)置(zhi)非(fei)常(chang)簡(jian)單(dan)，隻(zhi)要(yao)在(zai)含(han)有(you)氫(qing)氣(qi)的(de)環(huan)境(jing)中(zhong)，釋(shi)放(fang)小(xiao)電(dian)流(liu)收(shou)集(ji)純(chun)氫(qing)，然(ran)後(hou)收(shou)集(ji)到(dao)的(de)氫(qing)就(jiu)在(zai)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)中(zhong)燃(ran)燒(shao)發(fa)電(dian)了(le)。”ShengHu教授說。

一個正在收集氫氣的石墨烯晶體的分子結構
，每個（藍色的）碳原子都依附著（紅色的）氫qing原yuan子zi石shi墨mo烯xi質zhi子zi傳chuan導dao膜mo隻zhi有you質zhi子zi才cai能neng穿chuan過guo
，因yin此ci能neng夠gou高gao效xiao地di收shou集ji到dao大da氣qi中zhong的de氫qing氣qi，且qie純chun度du非fei常chang高gao，顯xian著zhe提ti高gao發fa電dian效xiao率lv與yu耐nai用yong度du。如ru今jin的de燃ran料liao電dian池chi所suo使shi用yong的de燃ran料liao氫qing氣qi都dou是shi從cong化hua石shi燃ran料liao中zhong獲huo得de的de，而er采cai用yong石shi墨mo烯xi的de燃ran料liao電dian池chi隻zhi需xu要yao以yi空kong氣qi中zhong氫qing氣qi為wei原yuan料liao
，建jian造zao出chu可ke移yi動dong的de零ling汙wu染ran空kong氣qi發fa電dian機ji離li我wo們men並bing不bu遙yao遠yuan。

目(mu)前(qian)科(ke)學(xue)家(jia)們(men)隻(zhi)使(shi)用(yong)小(xiao)型(xing)石(shi)墨(mo)烯(xi)膜(mo)做(zuo)研(yan)究(jiu)
，因(yin)此(ci)成(cheng)功(gong)流(liu)入(ru)的(de)氫(qing)氣(qi)還(hai)很(hen)微(wei)量(liang)。這(zhe)項(xiang)研(yan)究(jiu)尚(shang)處(chu)於(yu)起(qi)步(bu)階(jie)段(duan)，它(ta)使(shi)得(de)科(ke)學(xue)界(jie)了(le)解(jie)到(dao)石(shi)墨(mo)烯(xi)膜(mo)的(de)現(xian)有(you)前(qian)景(jing)，而(er)建(jian)造(zao)出(chu)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)的(de)氫(qing)收(shou)集(ji)機(ji)器(qi)還(hai)需(xu)要(yao)進(jin)一(yi)步(bu)的(de)努(nu)力(li)。

除了能夠使空氣發電技術成為現實，石墨烯還有其他的新用途。

石shi墨mo烯xi優you良liang的de彈dan性xing和he延yan展zhan性xing使shi它ta成cheng為wei製zhi造zao太tai陽yang能neng電dian池chi最zui理li想xiang的de候hou選xuan者zhe。西xi班ban牙ya的de一yi家jia光guang子zi科ke學xue研yan究jiu所suo的de最zui新xin研yan究jiu表biao明ming
，相xiang比bi於yu矽gui
，石shi墨mo烯xi能neng夠gou更geng高gao效xiao地di進jin行xing光guang電dian轉zhuan化hua。矽gui每mei吸xi收shou一yi個ge光guang子zi隻zhi能neng產chan生sheng一yi個ge電dian流liu電dian子zi，而er石shi墨mo烯xi能neng產chan生sheng多duo個ge電dian子zi。

盡管目前石墨烯應用於太陽能電池領域尚處於理論階段，但它潛在的可能性是驚人的。石墨烯太陽能電池能實現60%的光電轉換率
，是目前公認效率最大的晶體矽太陽能電池的兩倍。

石墨烯輕薄而堅硬的屬性可以為汽車
、飛機生產商提供更優質的生產材料，石墨烯製成的運輸工具將大大減低燃油消耗；研究表明石墨烯可以將藥品傳送到人體的特定位置
，在治療腦部疾病方麵大有可為
；石墨烯薄膜還可以用來過濾海水
，提取其中的鹽分和其他雜質，淨化出可飲用水。