提升20%碳活性 研究員發(fā)現(xiàn)鈷酸鋰完美的替代材料
目前鋰電池都采用鈷酸鋰（LiCoO2）作為鋰離子二次電池正極材料，盡管合成溫度低，產(chǎn)品純度高、化學(xué)組成均勻等優(yōu)點，但是這種礦石的開采毫無疑問會增加鋰電池的成本，同時根據(jù)Rice大學(xué)的Arava教授稱每1千瓦小時在生產(chǎn)和循環(huán)充電的過程中都會向大氣排放估計72公斤（159磅）的二氧化碳。對此今天研究人員發(fā)現(xiàn)了一個能夠完美替代的電極材料，這種新型的無公害和可充電電池采用了紅紫素（一種從從茜草植物的根中提取的紅色/黃色染料），并且能夠持續(xù)使用3500多年。這就意味著鋰電池由向地下開采變成從植物根莖中提取，開發(fā)成本大大降低。
上圖左邊為單獨的紅紫素，右圖為和鋰電進(jìn)行混合之后的樣子
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CIGS薄膜太陽能電池核心技術(shù)重大突破
日前，據(jù)有關(guān)媒體從中國科學(xué)院獲悉，可取代“晶硅”原材料的“銅銦鎵硒”薄膜太陽能電池核心技術(shù)取得重大突破，趕超國際水平，所制備的銅銦鎵硒（CIGS）太陽能電池效率達(dá)到18.7%，邁入國際領(lǐng)先行列。
日前，據(jù)有關(guān)媒體從中國科學(xué)院獲悉，可取代“晶硅”原材料的“銅銦鎵硒”薄膜太陽能電池核心技術(shù)取得重大突破，趕超國際水平，所制備的銅銦鎵硒（CIGS）太陽能電池效率達(dá)到18.7%，邁入國際領(lǐng)先行列。
如果新的太陽能電池技術(shù)大面積推廣應(yīng)用，不僅利于國內(nèi)太陽能電池大面積推廣，而且還可減少對外輸出太陽能產(chǎn)品的貿(mào)易壁壘。當(dāng)前能源危機和傳統(tǒng)能源對環(huán)境造成的污染日益嚴(yán)重，開發(fā)清潔、可再生的能源就顯得日趨重要。而太陽能由于清潔無污染、取之不盡，用之不竭，因此開發(fā)利用太陽能成為世界各國可持續(xù)發(fā)展能源的戰(zhàn)略決策。
太陽能電池的作用是把太陽能轉(zhuǎn)化為電能，制作太陽能電池的材料一般是半導(dǎo)體材料，能量轉(zhuǎn)換原理是利用半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)。太陽能電池的應(yīng)用覆蓋交通、通訊、石油、海洋、電站等領(lǐng)域。目前太陽能電池分為6類，但真正能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的太陽能電池主要分兩大類：第一類是晶硅電池，包括多晶硅和單晶硅電池，這個占市場份額80%以上;第二類是薄膜電池，又細(xì)分為非晶硅電池，其工藝簡單，成本低，但效率低，有衰退跡象;碲化隔薄膜太陽能電池，其成本低，易于大量生產(chǎn)，但效率低且鎘有毒，會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染;
CIGS薄膜電池，其效率高，成本低，性能良好，是今后發(fā)展太陽能電池的一個重要方向。
CIGS模塊具有很大的發(fā)展優(yōu)勢，是因為CIGS在各種薄膜光伏技術(shù)中效率最高，成本卻只有晶體硅太陽電池的1/3。此外，CIGS太陽能模塊發(fā)電效率和年平均發(fā)電量皆優(yōu)于晶硅太陽能模塊。另一個優(yōu)勢在于，CIGS太陽能電池模塊能源回收期只有晶硅太陽能電池模塊的一半，CIGS在少于1年的時間內(nèi)即可回收。因此，CIGS薄膜太陽能模塊可以更有效地節(jié)省非必要的能源消耗。
CIGS薄膜太陽能電池經(jīng)過四十年的研究開發(fā)，近年來進(jìn)展迅速，已進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化快速增長期，目前歐美市場發(fā)展較為成熟擁有的企業(yè)也比較多，相比起來國內(nèi)起步較晚，生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)瓶頸的制約一直發(fā)展緩慢。而近幾年來由于太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，薄膜電池應(yīng)用范圍約來越廣，今年以來國內(nèi)多家企業(yè)紛紛投入CIGS薄膜電池項目建設(shè)，加上此次技術(shù)的突破在一定程度上將會更好地應(yīng)付未來的趨勢需求。
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京瓷推出轉(zhuǎn)換效率達(dá)17.8％的住宅用太陽能電池模塊
京瓷于2012年11月20日宣布，已實現(xiàn)了面向日本住宅用途的、最大輸出功率為200W的多晶硅型太陽能電池模塊的產(chǎn)品化。該模塊是該公司面向住宅的太陽能電池模塊中輸出功率最高的，使用了48片高效率太陽能電池單元，包括單元轉(zhuǎn)換效率達(dá)到17.8％的“Gyna”等。模塊轉(zhuǎn)換效率為15％左右。
此次的模塊將作為住宅用光伏發(fā)電系統(tǒng)“ECONOROOTS”系列的新產(chǎn)品，從2012年11月22日開始通過京瓷太陽能公司銷售。建議零售價（不含稅）方面，外形尺寸為W1338mm×L1012mm×H36mm的“ECONOROOTS type R（型號：KJ200P-3CRCE）”和W1341mm×L990mm×H36mm的“ECONOROOTS type G（型號：KJ200P-3CJ2CE）”均為10萬日元（約合7600人民幣）。外形尺寸為W1338mm×L990mm×H46mm的“ECONOROOTS type U（型號：KJ200P-3CUCE）”為9.6萬日元（約合7300人民幣）。
有關(guān)Gyna：
京瓷在展會“PV EXPO 2012”（2012年2月29日～3月2日，東京有明國際會展中心）上，展出了單元轉(zhuǎn)換效率為17.8％的多晶硅太陽能電池“Gyna”。預(yù)定2012年4月以后開始量產(chǎn)該電池單元，2012年度內(nèi)開始銷售電池模塊。
京瓷針對日本政府于2012年7月1日啟動的“新固定價格收購制度”推進(jìn)了公共產(chǎn)業(yè)用大型太陽能電池面板的開發(fā)。該公司計劃在這類面板中積極采用Gyna。
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美國國家可再生能源實驗室推出轉(zhuǎn)換效率達(dá)到18.2%的黑硅太陽能電池
據(jù)報道，美國國家可再生能源實驗室（NREL）的科學(xué)家利用納米技術(shù)，制成了轉(zhuǎn)換效率可達(dá)18.2%的黑硅太陽能電池。這一數(shù)字相當(dāng)具有競爭力，有關(guān)技術(shù)突破也向降低太陽能使用成本邁進(jìn)了一大步。相關(guān)研究論文發(fā)表在近期的《自然？納米技術(shù)》雜志在線版上。
通常情況下，制造太陽能電池需要涂覆額外的抗反射涂層以降低能源流失，但這將顯著提高成本。針對這一問題，NREL量身定做了一種納米結(jié)構(gòu)的表面，可確保太陽能電池能夠有效地收集生成的電力。研究人員在硅晶片上制成了銀納米島，并將其短暫地浸入液體之中，使每平方英寸的硅晶片表面上形成數(shù)十億納米尺寸的小孔。這些小孔比擊中它們的光波還要小，因此太陽光無法識別出表面密度的突然變化，因而能夠減少不必要的陽光反射，也能節(jié)約相應(yīng)的成本。同時，科學(xué)家還能通過控制納米結(jié)構(gòu)的載流子復(fù)合和表面的化學(xué)組成等，實現(xiàn)創(chuàng)紀(jì)錄的黑硅太陽能電池轉(zhuǎn)化效率。
科研人員通過實驗發(fā)現(xiàn)，表面積增加中涉及的俄歇復(fù)合過程將限制大多數(shù)納米結(jié)構(gòu)太陽能電池中的光子聚集，而這種情況一般發(fā)生在電池內(nèi)含有過多的摻雜物時。因此他們試圖通過降低納米結(jié)構(gòu)內(nèi)的摻雜物濃度來抑制這一過程的發(fā)生，從而構(gòu)建出轉(zhuǎn)化效率可達(dá)18.2%的黑硅太陽能電池。其幾乎可對整個太陽能光譜作出理想的響應(yīng)。
研究人員表示，這項工作無論對于傳統(tǒng)太陽能電池還是基于納米線或納米微粒的新興太陽能電池都具有巨大影響，因為其首次證明了借助納米結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體也能制成性能良好的太陽能電池。下一步他們還將致力將這一成果轉(zhuǎn)化到工業(yè)實踐之中，并力圖使電池的轉(zhuǎn)化效率超過20%，之后再在更輕薄的太陽能電池上進(jìn)行相關(guān)納米技術(shù)的拓展應(yīng)用。
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韓國推出充電速度比普通電池快120倍的新型鋰電池
一群韓國科學(xué)家在蔚山現(xiàn)代科技研究所已經(jīng)研發(fā)出了一種快速充電鋰電池，比普通電池充電速度快30到120倍，這個團(tuán)隊相信他們可以最終可以推出少于一分鐘能充滿電動汽車的新型電池。
開發(fā)這種電池的關(guān)鍵問題是當(dāng)它們的物理儲電量增加（電池體積）的時候，充電的時間也會相應(yīng)增加。你給電池充電，電來自外部世界，但你可以避免這個通過把大坨的電池分裂成更小的個體單位。
而韓國團(tuán)隊的方法是采用陰極材料——標(biāo)準(zhǔn)鋰錳氧化物（LMO），把它浸泡在石墨里面。然后通過碳化石墨里的LMO，石墨變成一個可以導(dǎo)電的密集網(wǎng)絡(luò)，運行著整個陰極，然后這個陰極就像往常一樣被包裝起來，通過電解質(zhì)和石墨陽極，成功創(chuàng)造了快速充電的鋰電池，而電池的能量密度和循環(huán)周期依然保持不變。
整個碳化石墨網(wǎng)絡(luò)就像血管一樣，允許電池的每部分同時充電，因此速度上升了30到120倍。
當(dāng)然這個鋰電池也可以用在智能手機和筆記本上，但是特殊的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)卻沒有增加電池的體積，因此用在電動車上就更妙了。想想一分鐘就充滿電動車就是件瘋狂的事，但目前這個鋰電池是便宜不了的。
每個人的日常生活中要是有一塊普通電池和快速充電電池就絕了，你可以更好地安排日常行程，而且快速充電電池用在無線鼠標(biāo)和無線鍵盤上尤為有用。
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美大學(xué)用石墨烯電極制成輸出密度提高10倍的鋰電池
國倫斯勒理工學(xué)院（RPI）宣布，在用基于石墨烯的“紙”試制鋰離子充電電池（LIB）負(fù)極時發(fā)現(xiàn)，在能量密度相當(dāng)?shù)那闆r下，輸出密度提高到了石墨電極的10倍。論文也發(fā)表在了學(xué)術(shù)雜志《ACS Nano》上。最近，將石墨烯用于蓄電池及電容器電極，獲得了高性能的發(fā)布一個接一個。
倫斯勒理工學(xué)院教授Nikhil Koratkar的研究小組，在氧化石墨烯薄片的還原上采用了照射激光或相機閃光的方法。由此，石墨烯雖得以還原，但出現(xiàn)了很多破洞和裂縫。據(jù)稱用這樣的石墨烯制成“紙”用作LIB的負(fù)極，結(jié)果獲得了相當(dāng)于石墨電極約10倍的輸出密度。
具體而言，即使進(jìn)行充放電率約為40C的快速充放電，電極的容量密度仍穩(wěn)定在156mAh/g，輸出密度達(dá)到了10kW/kg。據(jù)Koratkar等人介紹，還能進(jìn)行100C的充放電。
論文表示該石墨烯電極能以低成本實現(xiàn)工業(yè)量產(chǎn)。Koratkar說：“技術(shù)已經(jīng)成熟，足可供商用，將大大推動電動汽車等所要求的快速充放電型電池”。
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美研究出能實現(xiàn)高效自我充電的鋰電池
據(jù)國外媒體報道，美國佐治亞理工學(xué)院的研究人員開發(fā)出了一種新的鋰離子電池，當(dāng)這種電池被壓縮或彎曲時，它可以通過一些化學(xué)變化給自己充電。
研究人員拋棄了容納電池電解質(zhì)（一種凝膠物，以化學(xué)方式存儲電能）的塑料容器，代之以一層壓電碳納米管（它把運動轉(zhuǎn)化成能量），從而開發(fā)出這種可以把運動轉(zhuǎn)化為電能和化學(xué)能的混合動力電池。
在通常情況下，壓電設(shè)備會把動能轉(zhuǎn)換成電能，然后再通過標(biāo)準(zhǔn)鋰離子電池中的充電電路，將其轉(zhuǎn)換成化學(xué)能。而這種新的混合動力電池可以直接影響其自身內(nèi)部的離子流，因此研究人員可以完全跳過充電電路，以一種更加高效的方式來捕獲機械能。雖然這涉及到物理運動，但是尺寸較小，不那么礙眼的生物力學(xué)設(shè)備可以提供一個有效的方案，幫助解決移動設(shè)備日益增長的電能需求。
當(dāng)這種電池被壓縮或彎曲時，會把動能轉(zhuǎn)換成電能，然后再通過標(biāo)準(zhǔn)鋰離子電池中的充電電路，將其轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，從而給自己充電。
新型鋰離子電池
