采用本技术生产的PE/EVA基隔音塑料片材,新开发的高分子太阳能电池可以和硅太阳能电池一样降低能量损耗

日前,研究材料科学的日本理化学研究所和京都大学高分子化学系研究发现,在将光子能量转化为电能时,新开发的高分子太阳能电池可以和硅太阳能电池一样降低能量损耗。
随着世界对可替换能源的需求不断上涨,成本较低且不污染环境的聚合物太阳能电池引

EVA塑料片产品在国际上也是近年来只有少数工业国家研究开发和生产供应,在亚洲只有日本已研制生产,在我国尚无生产厂家,主要依赖进口,所以本技术填补国内空白,可节约外汇,具有明显的经济效益。

“这一项目旨在以二氧化碳取代石油化工产品,作为制造塑料的原料。如果弃用不可再生能源,塑料工业可以大大减少‘碳足迹’。”斯坦福大学化学系助理教授马修·卡南说。据悉,该校一研究小组创制一种方法,可以把二氧化碳以及农作物残留物等植物材料转化为塑料。
据专家介绍,现有众多塑料制品,包括纺织品、电子产品、饮料容器和个人护理用品的包装,均以聚对苯二甲酸乙二酯为材料,全球每年消耗量约5000万吨。这种材料的原料是对苯二甲酸和乙二醇,两者都是石油和天然气的衍生物。
卡南解释说,以化石燃料为来源,再加上生产过程需消耗能源,每生产1吨聚对苯二甲酸乙二酯,会释放超过4吨二氧化碳,增加地球大气中的温室气体含量。
在最新一期英国《自然》杂志登载的一篇论文中,卡南及其同事介绍说,研究小组的着力点是一定程度上可替代聚对苯二甲酸乙二酯的聚呋喃二甲酸乙二酯,后者以一种名为2,5-呋喃二甲酸的化合物和乙二醇为原料。而2,5-呋喃二甲酸与对苯二甲酸不同,前者可以是生物材料的衍生物。
迄今,塑料工业之所以没有推广聚呋喃二甲酸乙二酯,原因是需要找到低成本大规模生产2,5-呋喃二甲酸的方法。一种现有方法是把玉米糖浆所含果糖转化为2,5-呋喃二甲酸,但这意味着占用更多土地种植玉米,并且消耗能源、化肥和水资源,最终会与食品生产形成竞争。
在卡南看来,“利用生物材料,譬如杂草和农作物收获以后的残留物,是更好的选择。”研究小组选择的实验材料是糠醛,主要来源是玉米芯等农作物的残留物。
在实验中,研究人员混合碳酸盐、二氧化碳和由糠醛衍生获得的糠酸,将它们加热至200摄氏度,呈现熔盐状态,如此持续5小时后,熔盐混合物总量的89%会转化为2,5-呋喃二甲酸。
卡南指出,一旦获得2,5-呋喃二甲酸,再把它与乙二醇一起转化为聚呋喃二甲酸乙二酯,是其他研究人员先前成功验证的过程。尽管这一新方法有待工业化验证,其促使温室气体减排的数量有待测算,但卡南设想,塑料工业有望据此转向大量生产聚呋喃二甲酸乙二酯,生产过程所需的二氧化碳可以取自火力发电厂排放的废气。来源:科技日报

起了很大的关注。但是相对于其竞争对手,成本较高的硅太阳能电池来说,高分子聚合物太

采用本技术生产的PE/EVA基隔音塑料片材,经在富康发动机上应用,其指标均达到了富康轿车采用法国轿车发动机隔音垫表皮片材技术标准的各项要求。来源:中国聚合物网

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阳能电池的能量转换效率还不能与之相媲美。光子能量损失–将太阳光的光子能量转为电能时,聚合物太阳能电池的能量损失量比硅电池

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要多。聚合物塑料太阳能电池,光子能量损失越大,电压就会越低,这一直是影响能效的最

大限制因素之一。 Hideo Ohkita,在2015年12月2日发表的Nature
Communication中解释道,但新型高分

子塑料太阳能电池有望突破此技术瓶颈。研究组开始合成新的高分子材料,一些关键位置的

硫原子被氧原子取代。他们发现这个新的材料能够突破提取和使用太阳能的一些关键障碍。Itaru
Osaka表示:“由于这种新型聚合物大大降低了光子的能量损失,就会提高开路电压

,可获得9%的光电转化效率。”
达到15%的光电转化效率是聚合物电池投入商用的重要前提之一。由于开路电压和短路

电流的提高,单结点太阳能电池达到15%的光电转换效率是一个实际的目标。

来源:雅式橡塑网

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