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基本信息
- 項目名稱：
- 新型液態(tài)薄膜光伏電池的初步研制
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 我們設(shè)計了一種由菠菜綠葉糊和二氧化鈦納米溶膠混合物組成的半固態(tài)流體作為工作物質(zhì)的太陽能電池。半固態(tài)流體能夠保證電池工作表面的均勻性，以及與能量收集極的良好接觸性，通過二氧化鈦和綠葉中葉綠素的光催化，在兩電極之間獲得了較好的光-電流響應(yīng)。由此制備成了液態(tài)薄膜光伏電池，吸收太陽光充分，轉(zhuǎn)化率較高，便于管理，利于環(huán)保。
- 詳細(xì)介紹：
- 我們的研究主要是針對于如何將太陽能高效率轉(zhuǎn)化為電能。太陽能電池實現(xiàn)薄膜化，是當(dāng)前國際上科學(xué)研究的主要方向之一。 今全世界的薄膜電池產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，除晶體硅薄膜電池以外，其他的薄膜電池材料研究也在取得進(jìn)展。目前已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，同時正在實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的有非晶硅薄膜與多晶化合物半導(dǎo)體薄膜電池。非晶硅薄膜主要是采用化學(xué)氣相沉積制備。硅基固態(tài)膜的生產(chǎn)盡管已經(jīng)取得很大進(jìn)展，但保證大面積薄膜的均勻性和有效性仍是個難題。于是開始了太陽能電池用有機(jī)聚合物薄膜的研制。通過向有機(jī)聚合物薄膜內(nèi)填加二氧化鈦納米粒子作為光催化劑，填加顏料分子作為光敏化劑可以提高光轉(zhuǎn)化率。特別是接入葉綠素單元，能夠模擬生物體系光催化轉(zhuǎn)化的原理，較大地提高光轉(zhuǎn)化率。 在上述研究基礎(chǔ)上，我們設(shè)計了一種由菠菜綠葉糊和二氧化鈦納米溶膠混合物組成的半固態(tài)流體作為工作物質(zhì)的太陽能電池。半固態(tài)流體能夠保證電池工作表面的均勻性，以及與能量收集極的良好接觸性，通過二氧化鈦和綠葉中葉綠素的光催化，在兩電極之間獲得了較好的光-電流響應(yīng)。此液膜體系便于伸展，吸收太陽光充分，轉(zhuǎn)化率較高，便于管理，利于環(huán)保，獲得一些有趣的結(jié)果。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本著對科學(xué)研究的愛好，在老師們的指導(dǎo)與支持下，將我們的研究成果與大家一起分享，希望能得到更多前輩們的指導(dǎo)、批評與鼓勵，同時也希望有愿為世界環(huán)保做貢獻(xiàn)的有志之士能夠一起加入我們的行列，為社會造福。 思路：由當(dāng)今所面臨的環(huán)境問題，我們想到光伏電池的制備，通過數(shù)次的對比實驗，探究了電池產(chǎn)生電流的最佳條件。在文章中將會向您介紹我們作品的產(chǎn)生背景，實驗結(jié)論，應(yīng)用前景。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨特之處
- 我們的創(chuàng)新之處在于將高強(qiáng)度吸收光能的葉綠素及起吸附作用的二氧化鈦納米顆粒組成的新混合物作為太陽光的吸取者與太陽能向電能的轉(zhuǎn)化者，作為液態(tài)薄膜電池的主要部分，此液膜便于伸展，吸收太陽光充分，轉(zhuǎn)化率較高，便于管理，利于環(huán)保。實驗采用定量分析的方法，通過一組組有趣而富有意義的實驗，得出了一個有一個令人較為滿意的結(jié)果。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 我們課題研究的意義在于三點： 一、我們迎合時代的發(fā)展、社會的需求、國家的號召，走低碳道路，為當(dāng)今的社會的環(huán)境問題找到了一個較為好的解決方案。 二、太陽能作為地球上的能源之一，如何合理利用太陽能，成為一個關(guān)鍵的問題，新型液態(tài)薄膜光伏電池的研制，將會將太陽能充分利用起來，為人類造福。 三、我們的研究成果用于商品上，較其他產(chǎn)品相比，產(chǎn)品造價低，應(yīng)用范圍廣。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本研究為新型液態(tài)薄膜光伏電池的初步研制，實驗以吸附原理為依托，采用均勻混合的方法，將可高強(qiáng)度吸收光能的葉綠素及起吸附作用的二氧化鈦納米顆粒組成的新混合物作為太陽光的吸取者與太陽能向電能的轉(zhuǎn)化者。再采用定量分析的方法，研究了放電時間間隔與液態(tài)薄膜光伏電池產(chǎn)生電流、納米二氧化鈦溶液的用量與液態(tài)薄膜光伏電池產(chǎn)生電流的關(guān)系。經(jīng)過數(shù)次的試驗與研究發(fā)現(xiàn)，實驗產(chǎn)生的電流大小隨液態(tài)薄膜光伏電池的時間、納米二氧化鈦溶液的用量不斷改變。取相同質(zhì)量的菠菜綠葉在研缽中充分研磨，研磨時盡量不破壞植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，不破壞葉綠素的生活環(huán)境。實驗探究結(jié)果是當(dāng)所取納米二氧化鈦溶液質(zhì)量相同時，光合作用時間為5min時液態(tài)薄膜光伏電池產(chǎn)生的電流最大；當(dāng)取放電時間間隔均為5min時，納米二氧化鈦溶液用量為5滴（13滴約為1毫升）時產(chǎn)生的電流最大。在制備液態(tài)薄膜光伏電池時，選取綠葉與納米二氧化鈦溶液比值為1.5g：0.4mL為產(chǎn)生電流的最佳條件
獲獎情況
- 作品于2011年夏季 在本校學(xué)報上發(fā)表
鑒定結(jié)果
- 該作品具有較強(qiáng)的科學(xué)性，有研究價值，作品思路清晰，科學(xué)愛好者們可以一看，研究結(jié)果對當(dāng)今社會有一定的意義。
參考文獻(xiàn)
- 現(xiàn)有的圖書及參考文獻(xiàn) 【1】宋杰;陳志鋼;許乃岑;王麗熙;張其土. Dy~(3+)摻雜LiZnMg鐵氧體的制備及其電磁性能研究 [J]. 電子元件與材料, 2010，32（06）：1042-1045 【2】姚培洪;拜永孝;朱博超;朱雅杰;張立波;魏紅;賈軍紀(jì);徐曉敏;張長軍. 一種納米二氧化硅的制備方法 [P]. 中國專利:CN1524786,2004-09-01. 【3】張立德. 納米技術(shù)的戰(zhàn)略地位和我國納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的機(jī)遇 [J]. 安徽科技, 2001.5，4-7 【4】章從福. 美用碳納米管代替硅管制造出高效太陽能電池 [J].半導(dǎo)體信息, 2009.6, 43 【5】李宏毅,施正榮. 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)(15) [J]. 建筑創(chuàng)作, 2005.05,128 【6】太陽能光伏:未來希望與人類夢想 [J]. 電源世界, 2009.09,4-6 【7】邸瑞芳. 從蠶沙提取葉綠素[J]. 農(nóng)村新技術(shù), 2010, (02) :21. 【8】張懷斌. 葉綠素的光學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用[D]山東師范大學(xué), 2008 ,64（189）：10-13 【9】王巍杰,孫彩云,劉淑萍. 菠菜葉制取葉綠素鋅鉀鹽及其穩(wěn)定性[J]河北理工學(xué)院學(xué)報, 2005,27(01) ：125-128
同類課題研究水平概述
- 我國以煤為主體的能源結(jié)構(gòu)所帶來的能源－資源－環(huán)境三難問題越來越突出。解決這個問題的有效途徑之一就是大力發(fā)展綠色可再生能源。而太陽能利用的一個重要形式就是太陽能發(fā)電。我們的研究主要是針對于如何將太陽能高效率轉(zhuǎn)化為電能。 太陽能光伏電池（簡稱光伏電池），用于把太陽的光能直接轉(zhuǎn)化為電能。目前地面光伏系統(tǒng)所大量使用的是以硅為基底的硅太陽能電池，在能量轉(zhuǎn)換效率與使用壽命等綜合性能方面，單晶硅和多晶硅電池要優(yōu)于非晶硅電池。多晶硅比單晶硅轉(zhuǎn)換效率要低，但價格更便宜。但薄膜電池的發(fā)展前景似乎更讓人們所重視 太陽能電池實現(xiàn)薄膜化，是當(dāng)前國際上科學(xué)研究的主要方向之一。如采用直接從硅熔體中拉出厚度在100μm的晶體硅帶。研究人員也在研究利用液相或氣相沉積，例用化學(xué)氣相沉積的方法制備晶體硅薄膜作太陽電池材料。在廉價襯底上可采用低溫制備技術(shù)沉積半導(dǎo)體薄膜的光伏器件，所有材料與器件制備可同時完成，此工藝技術(shù)簡單，便于大面積的連續(xù)化生產(chǎn)；制備能耗低，也可以縮短回收期。如果不用晶體硅作為基底材料的襯底上，氣相沉積得到的多晶硅轉(zhuǎn)換效率也可以達(dá)到12％以上。而單純非晶硅太陽電池的轉(zhuǎn)化效率的研究進(jìn)展不太大，就目前的技術(shù)水平是低于8％。晶體硅太陽能電池是目前國際光伏市場上的主流產(chǎn)品 今全世界的薄膜電池產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，除晶體硅薄膜電池以外，其他的薄膜電池材料研究也在取得進(jìn)展。目前已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，同時正在實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的有非晶硅薄膜與多晶化合物半導(dǎo)體薄膜電池。非晶硅薄膜主要是采用化學(xué)氣相沉積制備。硅基固態(tài)膜的生產(chǎn)盡管已經(jīng)取得很大進(jìn)展，但保證大面積薄膜的均勻性和有效性仍是個難題。于是開始了太陽能電池用有機(jī)聚合物薄膜的研制。通過向有機(jī)聚合物薄膜內(nèi)填加二氧化鈦納米粒子作為光催化劑，填加顏料分子作為光敏化劑可以提高光轉(zhuǎn)化率。特別是接入葉綠素單元，能夠模擬生物體系光催化轉(zhuǎn)化的原理，較大地提高光轉(zhuǎn)化率。 在上述研究基礎(chǔ)上，我們設(shè)計了一種由菠菜綠葉糊和二氧化鈦納米溶膠混合物組成的半固態(tài)流體作為工作物質(zhì)的太陽能電池。半固態(tài)流體能夠保證電池工作表面的均勻性，以及與能量收集極的良好接觸性，通過二氧化鈦和綠葉中葉綠素的光催化，在兩電極之間獲得了較好的光-電流響應(yīng)。此液膜體系便于伸展，吸收太陽光充分，轉(zhuǎn)化率較高，便于管理，利于環(huán)保，獲得一些有趣的結(jié)果。
