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石墨烯新應用:讓太陽能板能利用雨水發電

如何提升太陽能板發電量始終是科學家致力研究的方向,近幾年來太陽能發電的技術進展幾乎都是在於如何提升太陽能板的轉換效率,然而近日「石墨烯」材料,提供一個全然不同的方向,克服太陽能發電的自然天敵—雨天,使得即使在雨天也能利用雨水發電的太陽能板。
「石墨烯」與一般的太陽能板相同,這種新型太陽能電池可在日照時,利用太陽光產生電力,而若天氣進入烏雲密佈或開始下雨時,太陽能電池就能轉換成以石墨烯協助發電的狀態。科學家在太陽能電池表面塗上一層薄薄的石墨烯,而雨水本身帶有一些礦物質,因此當雨水降落在塗上石墨烯的太陽電池表面時,雨水會分離成帶正電與帶負電的離子,其中,帶正電的離子主要為鈉離子、鈣離子與氨鹽基,會沈積在石墨烯表面,而這層帶正電的離子層會與石墨烯的負電電子作用結合,產生類似擬電容(pseudocapacitor)的雙層系統,兩個層之間的電位差大到足以產生電壓與電流。然而,這種太陽能電池最高的太陽能轉換效率僅能達到 6.53%,與目前約可達 20% 左右轉換效率的太陽能電池還無法相提並論,另外,下雨狀態時所產生的電壓也僅能達到數百微伏特(microvolt)。雖然科學家們希望能盡快使這種太陽能電池走出概念階段,但距離商用恐怕還有很長一段路要走。

資料來源:
1. Kelly Hodgkins,‘Raindrops may help power the next-generation solar panel’, Digital Trends, April 10, 2016.

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