導讀：近日，中國海洋大學與云南師范大學的科研團隊在德國著名期刊《應用化學國際版》上發(fā)布了新型太陽能電池研究詳細報告，讓長久以來困擾人們的雨天太陽能收集能源問題有望得到解決，報告的刊登也讓國際諸多太陽能研究機構為之震驚。
　　
　　得知自己論文被刊發(fā)，中國海洋大學唐群委教授并不意外，對于他和眾位科學家們的研究成果，唐教授顯得非常自信。“目前已經(jīng)開發(fā)的太陽能電池只能在太陽光照時將光能轉換為電能，雨天時光照強度很弱，所以太陽能電池的發(fā)電效率幾乎為零，這一難題始終沒有得到解決，而現(xiàn)在可以說是找到了一條解決之道。”唐群委教授告訴記者。在德國《應用化學》刊發(fā)的論文中，唐教授和專家組首次研發(fā)成功了可在雨天發(fā)電的太陽能電池。通過石墨烯薄膜與柔性太陽能電池耦合能夠很好地解決這一問題。所組裝的柔性太陽能電池在太陽光照下具有6.53％的光電轉換效率，而在下雨時能產(chǎn)生0.5微安/滴雨的電流和150微伏/滴雨的電壓。另外，柔性太陽能電池具有質輕、柔性好、能在特殊曲面領域應用的優(yōu)勢。
　　
　　新型電池已具備量產(chǎn)可能
　　
　　除了在國際知名期刊刊登報告論文外，還有一條值得欣喜的消息是，雨天太陽能電池的研究如今已不局限于理論階段，而是已經(jīng)有了實物研究成果，并且具備量產(chǎn)的可能性。
　　
　　在唐群委教授的實驗室內(nèi)，記者有幸見到這種新型的太陽能電池。但從電池的外觀看，長寬約2厘米，四四方方的一塊太陽能電池看起來與平常見到的并無兩樣，但如果仔細觀察就能看到這種新型太陽能電池表面覆蓋著一層特殊的涂層。唐教授告訴記者，這種特殊的涂層學名叫做石墨烯，在青島某些地區(qū)是比較豐富的一種資源，從普通的太陽能電池過渡到可在雨天發(fā)電的新型太陽能電池，石墨烯是其中關鍵。雨天發(fā)電的太陽能電池的工作原理是：在太陽光照時，吸附在光陽極上的光敏染料吸收太陽能并激發(fā)出電子，電子由光陽極經(jīng)外電路傳輸至對電極，在對電極的催化作用下，電解質中的氧化態(tài)離子被還原為還原態(tài)，進而將激發(fā)態(tài)的光敏染料還原為基態(tài)。
　　
　　簡單來說就是雨水并非純凈水，而是含有豐富的陽離子和陰離子。在下雨時，雨滴在石墨烯薄膜表面先鋪展后收縮。當雨滴與太陽能電池中的石墨烯薄膜接觸時，雨滴中的陽離子與石墨烯的離域電子吸附形成雙電層電容，在雨滴鋪展過程中，雨滴中的陽離子驅動被吸附的電子向外遷移，也即為雙電層電容充電；而在雨滴收縮過程中，雨滴中的陽離子驅動被吸附的電子向內(nèi)遷移，也即為雙電層電容放電；雙電層電容的充放電即能產(chǎn)生了電流和電壓。
　　
　　太陽能全天候發(fā)電不是夢
　　　　
　　研究顯示，我們的地球在一個小時之內(nèi)從陽光中吸收的能量比全球在一年內(nèi)消耗的能量還要多。太陽能有潛力發(fā)展為一種清潔而廉價的主要能源，太陽能便于獲取、開發(fā)原理簡單而且能維持幾十億年。計算結果表明，如果地球表面積的1%覆蓋了傳統(tǒng)的太陽能電池，整個世界的能源需求都可以得到滿足。但是太陽能在全球能量產(chǎn)出中的份額還不到1%。這其中除了太陽能電池造價昂貴等原因外，對環(huán)境要求高成為其開發(fā)的一大難點。唐教授表示，雨天發(fā)電太陽能電池的研發(fā)成功為全天候太陽能電池的研究提供了思路。未來的太陽能電池預計可以不分白天和黑夜地實現(xiàn)全天候發(fā)電，該成果有助于延長太陽能電池的潛在發(fā)電時間。除此之外，這一研究成果還可以應用于雨量充沛但太陽能資源不夠豐富的地區(qū)發(fā)電，也可在酸雨多發(fā)地區(qū)，以及島礁供電和海上航行等領域發(fā)揮更大作用，讓太陽能真正成為一種常規(guī)能源。與傳統(tǒng)能源相比，太陽能潔凈無污染，也有利于環(huán)境的保護和可持續(xù)能源的開發(fā)。
　　
　　未來高樓也可當發(fā)電機
　　
　　雨天太陽能電池的問世讓太陽能的利用有望提升到一個新的高度，面對社會各界的褒獎，唐教授和專家們并未就此滿足而停下前進的腳步。
　　
　　城市里高樓林立，如何讓這些靜止的建筑物也能成為采集太陽能的一塊塊電池板？在理論支持下，唐教授和專家們采用相同的原理，開發(fā)成功了可在雨天發(fā)電的發(fā)電涂層，有望用于建筑物外墻并在雨天發(fā)電，未來聳立的高樓、你家的外墻都將有可能變成一塊塊電池板，采集潔凈的太陽能。
　　
　　島城石墨烯產(chǎn)業(yè)風頭正勁
　　
　　青島作為國內(nèi)石墨資源三大主要產(chǎn)地之一，這也使得島城雨天太陽能電池及其它先進碳材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有得天獨厚的優(yōu)勢。青島高新區(qū)依托青島國際石墨烯科技創(chuàng)新園，建設國內(nèi)首個國際石墨烯創(chuàng)新中心和北方唯一的國家級石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新示范基地，打造涵蓋“苗圃、孵化器、加速器”的全鏈條孵化場所。搭建青島國際石墨交易中心，依靠專業(yè)的交易通道建設機構，為高新區(qū)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有力的資源保證。設立1億元的國內(nèi)首只石墨烯天使投資基金，為石墨烯企業(yè)培育壯大提供有力保障。搭建青島市石墨烯公共檢測平臺和協(xié)同創(chuàng)新平臺，完善石墨烯的“政、產(chǎn)、學、研、金”一體化組織合作鏈條。
　　
　　據(jù)悉，預計到2023年，青島石墨烯及先進碳材料特色產(chǎn)業(yè)基地產(chǎn)值將突破300億元，新增專利500項以上，產(chǎn)學研成果轉化200個以上，創(chuàng)建5-10個國家級品牌或馳名商標，形成中國北方最大的、具有國際影響力的、以海洋為特色的石墨烯及先進碳材料產(chǎn)業(yè)基地。