石墨烯又一新應用：讓太陽能板能利用雨水發電

作者 林 薏茹 | 發布日期 2016 年 04 月 11 日 18:13 | 分類 太陽能 , 能源科技

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該如何提升太陽能板發電量始終是科學家們致力研究的方向，近幾年來太陽能發電的技術進展，幾乎都是在於如何提升太陽能板的轉換效率。然而，一群中國科學家轉向一個全然不同的方向，努力克服太陽能發電的自然天敵——雨天，開發出一種即使在雨天也能利用雨水發電的太陽能板。

在缺乏日照或陰雨綿綿的天氣狀態下，太陽能板往往無法達到最佳化使用，來自中國海洋大學與雲南師範大學的科學家，為此研發出一種無論在何種天氣類型的狀態下都能發電的太陽能板，而這一切都要歸功於有著神奇萬能材料美名的「石墨烯」。

與一般的太陽能板相同，這種新型太陽能電池可在日照時，利用太陽光產生電力，而若天氣進入烏雲密佈或開始下雨時，太陽能電池就能轉換成以石墨烯協助發電的狀態。

科學家在太陽能電池表面塗上一層薄薄的石墨烯，而雨水本身帶有一些礦物質，因此當雨水降落在塗上石墨烯的太陽電池表面時，雨水會分離成帶正電與帶負電的離子，其中，帶正電的離子主要為鈉離子、鈣離子與氨鹽基，會沈積在石墨烯表面，而這層帶正電的離子層會與石墨烯的負電電子作用結合，產生類似擬電容（pseudocapacitor）的雙層系統，兩個層之間的電位差大到足以產生電壓與電流。

然而，這種太陽能電池最高的太陽能轉換效率僅能達到 6.53%，與目前約可達 20% 左右轉換效率的太陽能電池相比，6.53% 的轉換效率可說是相當悲劇，另外，處於下雨狀態時，所產生的電壓也僅能達到數百微伏特（microvolt）。雖然科學家們希望能盡快使這種太陽能電池走出概念階段，但距離走向商用，恐怕還有很長一段路要走。