新型有机太阳电池基础研究和产业化技术研究

摘要:随着能源紧缺、地球温暖化及大气污染问题的日趋严重,开发和利用可再生绿色能源已成为人类社会所面临的重大课题。太阳能作为一种绿色可再生能源以其洁净、分布广泛等优点引起了广泛关注。有机太阳电池及染料敏化太阳电池作为第三代太阳能电池为解决当今世界能源问题开辟了一条新途径。本文结合国情需求和太阳电池的研究背景等分析了高校基础研究和产业化研究的关系,并论述了太阳电池研究的重大意义。

关键词:科学技术 社会学 绿色能源 太阳电池

1太阳能电池研究发展的社会机遇

在我国经济发展令人瞩目的同时,国内的能源消耗及环境污染问题日益严重,成为我国亟待解决的两大难题。太阳能作为一种绿色可再生能源,具有其它能源所不可比拟的优点:取之不尽、用之不竭;不会造成生态环境污染;成本较低、功率巨大等。开发利用太阳能最有效的方法之一是直接把光能转换为电能,也就是太阳能电池。目前商业化的硅太阳能电池,由于工艺复杂、成本昂贵限制了其普及和应用。所以寻找新材料,开发新型的太阳电池成为摆在我们高等院校科技工作者面前紧迫的研究课题。而有机太阳电池以其自身独特的低成本、原材料丰富、无毒环保、制作工艺简单等特点吸引了全世界的关注[1],为有效利用太阳能提供了一条新途径。

2中国国情需求与社会发展背景

中国的可持续发展战略之一即为可持续发展的能源体系,其中包括提高能源效率与节能、推广少污染的煤炭开采技术与清洁煤技术、开发利用新能源与可再生能源。国际上染料敏化太阳电池已经提早开始进行产业化研究。以德国光伏研究所INAP 和澳大利亚STA 公司等产业化研究机构已取得了较大的进展。我国在基础研究上取得了较好的成果。如中科院等离子体物理研究所、化学所等研究所;高校如清华大学、大连理工大学等。但是在产业化研究上起步较晚,需要加大力度进行研究。高校应充分发挥科研优势与企业进行产学研合作,借助企业的技术力量,将研究成果迅速转换为生产力,促进产业化进程。

同时,我国政府制定了一系列科教兴国战略和可持续发展战略等给洁净能源及新能源的研究和发展提供了有力的政策导向;国家对这一领域极其重视,先后启动了“973”和“863计划”等重大科研计划,为其基础研究和应用研究提供了保证。我们课题组多年来对染料敏化太阳电池及有机聚合物薄膜太阳电池进行了系统研究并取得了突破性进展[2]。目前我们正在积极开展染料敏化太阳电池的产业化技术研究[3],争取尽早实现产业化。

3未来展望

有机太阳电池及染料敏化太阳能电池有着十分广泛的用途和广阔的产业化前景。例如通过塑料、金属薄板以及染料等使电池轻量化、薄膜化、柔性化、多彩化;另外,还可设计成各种形状的太阳能电池使其多样化。染敏电池作为其典型代表短短十几年就已经取得了可喜的进展,使人们看到了其产业化的曙光。相信经过科学家的共同努力,第三代有机太阳能电池必将走进我们的生活,为解决全球能源紧缺、环境污染及地球变暖等重大难题做出贡献。

参考文献

[1] O’Regan B and Grätzel M, Nature, 353, 1991, 737-738.

[2] 汪 娜,马廷丽,染料敏化太阳电池的大面积化研究.电源技术,2009,33,952-955.

[3] 杨丽,吴丽琼,马廷丽.柔性染料敏化太阳能电池的研究进展,化学进展,2009,21(10):2242-2249.

通讯作者简历:

马廷丽,理学博士。1992年留学日本, 在日本九州大学获理学博士学位后任博士后研究员,后就职于日本产业技术综合研究所(AIST)和日本九州大学。2007年回国,被大连理工大学精细化工国家重点实验室聘为教授,博导。主要研究方向为染料敏化太阳电池和有机聚合物太阳电池及光电解水制氢研究。

本研究得到国家科技部863计划(2009AA03Z220)和国家自然科学基金(No. 50773008)项

目的资助。