面向能源转化与存储的有机和碳纳米材料研究

太阳的光线出现在生活中的每一个地方，人们的生活已经离不开太阳，太阳能不仅为植物生长提供光源，而且也能为人类提供能源，现在的光伏发电就是很大程度上利用了太阳能。一种薄如纸、半透明、可弯曲的“低成本”“塑料”就可以“发电”，并且光电转化率达到17.3%。这项研究就是1月8日刚刚荣获国家自然科学奖二等奖，南开大学化学学院陈永胜教授领衔完成的“面向能源转化与存储的有机和碳纳米材料研究”项目。

某太阳能塑料布

太阳能发电是一种绿色环保可持续的清洁能源。“举个例子，太阳光到达地面假如完全转化是1千瓦每平米，如果效率做到20%，那每平米是200瓦，一天如果按照6小时计算，那就是每平米1200瓦，那就是1.2度电，可以供汽车行驶10公里左右，正常的市内窗大概五、六平米，如果未来在窗上放有可以太阳能发电的设备，每天就可以拥有电动汽车几十公里的电能。”陈永胜说。

不同于传统利用晶硅等无机物光伏发电，有机太阳能电池是解决环境污染、能源危机的有效途径之一，其在质轻、柔软、半透明、可大面积低成本印刷、环境友好等方面都远远优于传统太阳能电池，被认为是具有重大产业前景的新一代绿色能源技术。

欧洲科学家有预测，如果有机太阳能达到同等规模发电，无机太阳能成本0.2欧元每平米左右，有机太阳能成本低至0.03欧元每平米左右。

陈永胜表示，“传统光伏发电采用晶硅等无机物，制作成本较高，而且耗能大;而碳是非常便宜的材料，这种有机材料质地柔软、可弯曲、可彩色化，未来在建筑一体化、可穿戴设备、汽车表面等都可以应用。”

去年夏天，陈永胜团队设计、制备的具有高效、宽光谱吸收特性的叠层有机太阳能电池材料和器件，实现了17.3%的光电转化效率，再次刷新了文献报道的有机/高分子太阳能电池光电转化效率的世界纪录。

这一成果让有机太阳能电池向产业化迈进了一大步，并且得到世界认可，国际著名学术期刊《科学》(Science)杂志刊文报道。英国广播公司(BBC)对陈永胜团队最新成果的报道称：“中国科学家近日发展了一种碳材料为基础的可以代替成本高的硅基太阳能电池的替代方案。这一方案使用碳基材料为基础的塑料薄膜为活性层可以高效地把太阳能转变成电能，因此，可以通过方便和便宜的印刷技术制备同时可以和建筑外表一起使用。”

陈永胜表示，“在有机太阳能电池这一领域，是为数不多我们中国人处于比较领先位置的领域，同时我们还有自己最核心的材料和完全自主的制备技术，虽然我们还有很多事要做，但我们完全有能力在这一绿色能源领域的竞争中为国家提供独立自主和具有国际领先的完全的技术方案”。太阳能虽然可以产生很大能量，但是现在的技术还不足以保证人类所有的运转，这就需要我们保护能源，从自己做起，从身边的点滴做起，节约能源，是我们人类每一个人应尽的责任。