染料敏感太陽能電池不僅單薄靈活，而且還非常善于將太陽光線轉化為電力。然而，該類型電池的核心材料是世界上最昂貴的金屬之一：鉑金（每盎司1500美元）。盡管用量不多，但與銀質材料的成本依然差距過大。
美國密歇根理工大學材料科學與工程學院教授YunHangHu、theCharles及CarollMcArthur共同研發(fā)出一種新型且并不昂貴材料替代太陽能電池的鉑金材料：3D石墨烯，而且轉換效率并不降低。
規(guī)則型石墨烯由著名的二維式碳分子構成，與分子厚度相似。胡教授及其團隊發(fā)明了一種創(chuàng)新型方式合成了一種獨特的3D蜂窩結構石墨烯版本。
3D蜂窩結構石墨烯的場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）圖像。該新型材料能夠取代染料敏化太陽能電池中的鉑金材料，而且輸出電力量并不會減少。
他們將鋰離子氧化物與一氧化碳放在一起，形成化學反應，產生碳酸鋰（Li2CO3）與蜂窩狀石墨烯。Li2CO3有助于塑形石墨烯片，并可將它們彼此隔離，預防形成普通石墨。此外，通過酸材料，Li2CO3分子可輕易從3D蜂窩狀石墨上被去除。
經科研人員發(fā)現(xiàn)，這類3D蜂窩狀石墨烯具有優(yōu)良的導電性與高催化活性，因此它們能夠用于儲能及能量轉換。基于此，科研人員將之取代染料敏感太陽能電池中的鉑金對電極，然后將太陽能電池置于太陽光之下，測量其產能。
研究人員發(fā)現(xiàn)，配有3D石墨烯對電極的可將7.8%的太陽光線轉化為電力，接近使用昂貴鉑金材料的傳統(tǒng)太陽能電池的轉換效率8%。
胡教授強調，這一合成的3D蜂窩石墨烯不僅價格便宜，而且生產難度并不難，使用它們制造對電極并不會構成特別的挑戰(zhàn)。
注：美國密歇根理工大學研究小組的這項研究項目獲得美國化學學會石油研究基金（PRF-51799-ND10）及美國國家科學基金會（NSF-CBET-0931587）的聯(lián)合資助。這份由胡教授、密歇根理工大學研究生HuiWang、巴黎圣母院FranklinTao、布魯克海文國家實驗室DarioJ.Stacchiola及密歇根大學KaiSun聯(lián)合署名的論文名為《3D蜂窩狀石墨烯與其作為反電極催化劑運用進光伏電池的高效率》。該論文目前已發(fā)布在2013年7月29日發(fā)布的德國《應用化學》期刊上。
