國際新能源快訊

1、繪制”太陽能電池的新工藝

【美國國家可再生能源實驗室網站10月4日撰文】David Moore采用的是我們每個人都能夠在商店里買到的、成本不足一塊錢的畫筆。他戴著紫色手套，穩穩地將黃色液體涂在一塊特制的玻璃上，大小與半美元硬幣相當。就這樣，鈣鈦礦太陽能電池誕生了。

據美國能源部國家可再生能源實驗室(NREL)資深科學家Joseph Berry稱，沒有其他技術可以做到這一點。Berry是實驗室鈣鈦礦和混合太陽能電池團隊的領導者，他查看了連接在Moore新的太陽能電池上的電壓表，發現有電流通過。他再次強調說：“絕無可以與之媲美的技術。”

Moore是NRREL的一名研究員，正在研究用于鈣鈦礦油墨研發的快干溶劑，這是鈣鈦礦技術實現商業化的捷徑。這項創新技術可以取代在實驗室中制造鈣鈦礦太陽能電池的最常用方法：將一些必要的化學物質沉積到玻璃基板上，然后旋轉使液體覆蓋在上面，隨后在熱板上加熱，等待幾分鐘直到變干為止。

太陽能行業中的主導技術——硅，需要將化學物質加熱到熔點，而且這僅是該過程的開始。然而，由鈣鈦礦（指材料的晶體結構）制成的太陽能電池有望實現低成本高效率的目標。

但是在實驗室中運行良好并不意味著能夠輕易實現商業化。普通鈣鈦礦工藝中的旋轉過程會甩掉大部分液體，因此需要進一步改良。因此，NREL的研究人員轉而提出了卷對卷處理工藝。報紙可以通過大規模印刷工藝在一天內快速印刷數十萬份，同理鈣鈦礦印刷也可以應用于柔性玻璃。然而，要完成這一壯舉，需要配方正確的墨水。

1月中旬，Moore在能源部副部長Mark Menezes訪問NREL期間將他的畫筆交給了他。摩爾回憶說：“我們確實在做科學實驗，而非示范。我們當時根本不知道結果會是什么樣的。”

Menezes確實復制了Moore的成功，他的太陽能電池能夠生產大約100毫伏的電能。從那以后，生產過程的改進使這個數字達到了650毫伏，這是能源部長 Rick Perry在八月中旬參觀國家可再生能源實驗室期間，有機會親自嘗試繪制鈣鈦礦太陽能電池時所獲得的電量。

2、新型瑪士撒拉分子液流電池

【光譜網站7月23日撰文】哈佛大學的科學家稱，使用所謂瑪士撒拉分子的新液體電池可以為電網提供持久且負擔得起的可再生能源儲存技術。

太陽能和風能是清潔能源，但它們提供電能時具有間歇性。因此，公用事業單位需要大量的可充電電池場，用于存儲從這些可再生能源中獲得的剩余能量，以便在太陽不發光且風不吹的情況下使用。

其中一種可能的解決方案就是使用液體儲存和釋放能量的液流電池。這些裝置用一組液體電解質代替傳統電池的兩個固體電極。這些液體被放置于在單獨的罐中，隨后流入電池組，進而液體之間會在多孔膜周圍發生化學反應，給電池充電或放電。

釩基液流電池的商業化發展時間最長，但該元件的高成本和稀缺性使其廣泛采用的潛力有限。因此，研究人員正在研究成本更低的有機分子液流電池。

迄今為止生產的有機液流電池的缺點是，它們的有機分子快速分解的傾向。這種短暫的壽命使它們在很大程度上不適合商業化。

哈佛大學的研究小組在7月23日的《Joule》期刊上詳細介紹了其研究結果。該小組從醌類有機分子2,6-DHAQ開始研究。醌是豐富的、天然存在的化合物，也是光合作用和呼吸作用等生物過程的關鍵。在100次放電和充電循環過程后，他們用2,6-DHAQ制造的液流電池僅損失了10%的容量。

該研究的共同作者、哈佛化學家Roy Gordon說：“科學家隨后對這種醌類進行了性質的改變，目的是使它免受不必要的分解反應”。用這種名為2,6-DBEAQ的新分子制成的液流電池，每個循環的容量損失不到0.001%。他們根據圣經中最長壽的人物，將2,6-DBEAQ分子形象地命名為瑪士撒拉分子。

研究人員還發現，使用2,6-DBEAQ制造的液流電池每天的容量損失不到0.01%，而且在一年內不到3%。這將使數萬次循環的有效運行成為可能。

科學家們之前演示過有機液流電池壽命相對較長但電壓較低。相比之下，新電池的電壓超過1伏，研究人員稱這一電壓通常被認為是液流電池商業化的門檻。

Gordon說：“未來的研究將探討什么化學反應會導致液流電池中的有機分子褪色，科學家們便可以重新設計我們的化學物質以避免這些反應。”

此外，研究人員還可以在這些有機分子中添加化合物，使其更易溶于溶劑，從而增加液流電池可以容納的能量。

Gordon說：“我們可以考慮數百萬種有機化合物，因此我相信可以找到能制造更好電池的種類。相比之下，傳統的釩電池是由元素釩制成的，沒有多少研究能夠改進釩的性能。”