【綠能黑科技】科學家將頭髮變成「碳奈米點」,加進太陽能電池提升發電效率

剪下來的頭髮還能有什麼用途?小編只想到做假髮或是捐出去做公益… 但其實,頭髮的功用還有很多,像是清理洩漏的石油、室內設計的元素等。

近期,有科學家用廢棄的頭髮研發碳奈米點(carbon nanodots),而這個碳奈米點將能提升太陽能電池的效用。

頭髮蒐集起來,用來研發太陽能電池?

早在去年的時候,有一支科學團隊成功將廢棄頭髮轉換成碳奈米點,用來作為智慧型電子產品中柔性顯示器(或稱可捲曲顯示器)的材料。

因此澳洲昆士蘭科技大學(Queensland University of Technology)的研究人員以此為基礎,同樣將人們剪下的頭髮,蒐集起來研究、將其轉換成碳奈米點,最後用於鈣鈦礦太陽能電池。

該研究發表在>>>Journal of Materials Chemistry A

研究人員發現,將碳奈米點溶液添加到鈣鈦礦的製程,碳奈米點會形成類似波浪形的鈣鈦礦層,而鈣鈦礦晶體會被包圍在內。

研究團隊的王教授在 新聞稿 中比喻,「它創造了一種類似盔甲的保護層,保護鈣鈦礦材料免於濕氣或其他可能使材料受損的環境因素影響」。

什麼是「鈣鈦礦太陽能電池」?

鈣鈦礦太陽能電池是太陽能電池的一款,電池內部包含鈣鈦礦結構的化合物,而鈣鈦礦的材料,如甲基銨鹵化鉛和全無機鹵化銫等,很容易製造且價格便宜,因此鈣鈦礦太陽能電池被認為具備大量生產潛力的新一代太陽能技術。

對於太陽能電池來說,最重要的參數是轉換效率,目前在實驗室所研發的矽基太陽能電池中,單晶矽電池效率為 25.0%,多晶矽電池效率為 20.4%,而鈣鈦礦太陽能電池則從 2009 年的 3.8% 提高到 2020 年的 25.5%,發展速度極快。

鈣鈦礦太陽能電池除了製造成本低外,其高吸收係數使得大約 500 nm 的超薄薄膜能夠吸收完整的可見太陽光譜,大大提升製作高效、輕薄、輕量、柔軟太陽能模組的可能性,可為低功耗無線電子設備、物聯網應用供電。

頭髮大幅提升鈣鈦礦太陽能電池的穩定度、轉換效率

那回到這個頭髮做成的碳奈米點,研究人員發現,與沒有碳奈米點覆蓋的鈣鈦礦電池相比,受碳奈米點保護的鈣鈦礦太陽能電池不僅穩定性高、轉換效率也提升許多。

王教授認為,這個研究的成果有助於實現鈣鈦礦太陽能電池使用超過 20 年;更厲害的是,如果相關研發越來越完整,鈣鈦礦太陽能電池將可用來為太空船提供動力。

這是因為目前國際太空站主要由四個太陽能電池陣列供電,雖然其可產生高達 120 千瓦的電力,但是運用到的設備和技術很笨重,運輸到太空的成本很大,而相對輕巧的鈣鈦礦太陽能電池能大幅減輕有效載荷的重量。

儘管當前仍有許多研究待進行,但王教授對於鈣鈦礦太陽能電池有如今的發展樂觀以待,並認為「頭髮可能是解鎖新一代太陽能技術的關鍵」。

(本文提供合作夥伴轉載;首圖來源:pixabay。)

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