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过去的太阳能电池是透过太阳能板发电,经由电线将电能储存到蓄电池中。但从太阳能板到蓄电池的转换过程中,容易散逸电能、降低转换效能。为改善这样的问题,俄亥俄州州立大学把太阳能板和充电电池结合成混合装置,让太阳能板成为电池的一部份,电能就能直接存于电池中。
俄亥俄州州立大学化学与生化系武毅英教授(YiyingWu)带领的团队相信这项装置能使成本降低四分之一,改善长久存在的太阳能储存效能问题。一般的太阳能电池,只有80%的电子能从太阳能板移动到电池;有了这项新设计,光能直接在电池内部转换为电子,储存效能近乎百分之百。
藉由光和空气便可自行充电的太阳能电池:负责捕捉光能的二氧化钛柱和覆盖于上方的网状态金属,可允许空气从孔隙中流入电池。
太阳能电池在吸入空气时放电,呼出空气时充电
太阳能电池(SolarCell)是利用太阳光直接发电的光电半导体薄片,薄片吸收光能之时,电子脱离原子核束缚而被激发成自由电子,形成电流与电压。但我们俗称的太阳能电池实际上是芯片组,并不具备储电的能力,因此需要接上蓄电池,将电能储存。
俄亥俄大学研发的新的太阳能电池则将太阳能芯片与充电电池结合。光会进入网状太阳能板中创造电子,氧气则通过网状孔洞进出电池内部。电池里的电子参与过氧化锂的化学分解时释出锂离子与氧气,其中氧气经孔洞释放到空气中,而锂离子储存在电池中、准备之后捕捉电子形成锂金属。电池放电时,化学反应则使锂金属与氧气反应,消耗氧气形成过氧化锂。
设计让电池「呼吸」的麻烦在于太阳能板通常是实心的半导体版,会阻隔空气进入电池。因此,研究团队以网状钛金属制成「渗透性网状太阳能板」,并于板上植上叶片状的二氧化钛柱。让二氧化钛柱在捕捉光的时候,同时也能让空气从孔隙中流入。
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