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》上(shang)發(fa)布(bu)了(le)一(yi)項(xiang)最(zui)新(xin)研(yan)究(jiu)

，石(shi)墨(mo)烯(xi)薄(bo)膜(mo)可(ke)以(yi)用(yong)來(lai)提(ti)取(qu)大(da)氣(qi)中(zhong)的(de)氫(qing)氣(qi)

，將(jiang)其(qi)應(ying)用(yong)到(dao)燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)領(ling)域(yu)會(hui)為(wei)空(kong)氣(qi)發(fa)電(dian)技(ji)術(shu)帶(dai)來(lai)可(ke)能(neng)。科(ke)學(xue)界(jie)表(biao)示(shi)這(zhe)是(shi)電(dian)池(chi)技(ji)術(shu)史(shi)上(shang)最(zui)具(ju)革(ge)命(ming)性(xing)的(de)進(jin)步(bu)。

“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。

目mu前qian最zui為wei普pu遍bian的de燃ran料liao電dian池chi以yi氧yang和he氫qing作zuo為wei燃ran料liao
，將jiang輸shu入ru的de化hua學xue能neng轉zhuan直zhi接jie為wei電dian能neng。質zhi子zi傳chuan導dao膜mo是shi現xian代dai燃ran料liao電dian池chi的de核he心xin技ji術shu，然ran而er當dang前qian應ying用yong於yu燃ran料liao電dian池chi的de質zhi子zi傳chuan導dao膜mo效xiao率lv相xiang對dui較jiao低di，且qie易yi發fa生sheng燃ran料liao滲shen透tou，導dao致zhi汙wu染ran。

“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）qingyuanzishimoxizhizichuandaomozhiyouzhizicainengchuanguo，yincinenggougaoxiaodishoujidaodaqizhongdeqingqi
，qiechundufeichanggao

，xianzhetigaofadianxiaolvyunaiyongdu。rujinderanliaodianchisuoshiyongderanliaoqingqidoushiconghuashiranliaozhonghuodede，ercaiyongshimoxideranliaodianchizhixuyaoyikongqizhongqingqiweiyuanliao，jianzaochukeyidongdelingwurankongqifadianjiliwomenbingbuyaoyuan。

muqiankexuejiamenzhishiyongxiaoxingshimoximozuoyanjiu
，yincichenggongliurudeqingqihaihenweiliang。zhexiangyanjiushangchuyuqibujieduan，tashidekexuejielejiedaoshimoximodexianyouqianjing，erjianzaochushijiyingyongdeqingshoujijiqihaixuyaojinyibudenuli。

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。

shimoxiyouliangdedanxingheyanzhanxingshitachengweizhizaotaiyangnengdianchizuilixiangdehouxuanzhe。xibanyadeyijiaguangzikexueyanjiusuodezuixinyanjiubiaoming
，xiangbiyugui，shimoxinenggougenggaoxiaodijinxingguangdianzhuanhua。guimeixishouyigeguangzizhinengchanshengyigedianliudianzi，ershimoxinengchanshengduogedianzi。

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。