新型太阳能电池的机遇与挑战

<正>过去20年中,能源问题位列人类面临的全球性十大问题之首,其紧迫性愈加明显,也引起了各国政府、社会和科学家的极大关注.能源是人类社会实现可持续发展的动力源泉和重要生存基础.作为能源技术的杰出代表,太阳能电池是利用P-N结的光伏效应将太阳能直接转化为电能的光电功能器件,是人类减缓乃至     

钙钛矿太阳能电池中的卤素扩散平衡

<正>能源是人类赖以生存的物质基础,是社会发展不可或缺的基本条件.太阳能作为一种“取之不尽、用之不竭”的可再生清洁能源,实现其应用发展可推动对化石能源的有序替代,缓解人类在化石能源枯竭和环境污染方面所面临的严峻问题.太阳能电池利用半导体界面的光生伏特效应将光能直接转变为电能,是太阳能利用领域中一种理想的转换途径.目前,太阳能电池技术已经历了三代的革新,主要包括晶硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、有机太阳能电池、染料敏化太阳能电池、铅卤钙钛矿太阳能电池等.     

太阳能利用硕果累累

在全世界能源面临枯竭和全球环保意识不断增强的今天,人类已把希望寄托到太阳能上。太阳能是一种干净的可再生能源。近年,随着高科技的迅猛发展,人类对太阳能的利用取得了累累硕果。奥推出模块太阳能照明系统奥地利西门子公司根据模块设计原理研制了一种太阳能照明系统,可装在室外和封闭的空间,该系统还能向冷却装置、无线电设备和电话等提供电力。     

快速发展的微纳能源技术

正能源是人类社会可持续发展的最基本驱动力,也是人类赖以生存的重要物质基础.随着传统化石能源日益枯竭,能源问题成为当前人类面临的主要难题之一.从环境中实现水能、风能和太阳能等可再生清洁能源的高效利用是解决能源危机的有效途径.随着纳米材料与纳米技术的进步,新型清洁能源利用技术得到高速发展,形成了以微纳技术为基础的新一代清洁能源技术与系统,即微纳能源,包括能量的收集、转换、存储与利     

21世纪的重要能源--生物质能

生物质是指地球上从光合作用获得的各种物质,它是以化学方式储存的太阳能,也是以可再生形式储存在生物圈中的碳。因此,它是地球上一个巨大的能源库。生物质的种类很多,目前人们可以利用的大致分为六大类：木质素、农业废弃物、水生植物、油料作物、加工废弃物、人畜粪便等。生物质能的转换和利用具有解决能源短缺问题和环境保护的双重效果,受到了人们的极大重视,是21世纪能源发展的一个方向。展望对世纪的能源发展,国外不少学者使用了“能源革命”（energyrevolution）一词,认为人类将面临严重的能源问题,解决能源短缺问题是人类社…     

前景广阔的植物能源

对我们人类来说,植物是一种最古老的能源,它伴随人类走过了几十万年。后来人口数量开始增加,为获得粮食和更多的能源,植被开始遭到破坏,而化石能源的使用又加剧了环境的恶化,核泄露带来的环境灾难使人们明白过去以为安全的核能也不是那么让人放心……这些构成了当今全球性的四大问题:粮食、人口、环境、能源,而能源问题能否解决得好则成了人类是否更好发展的关键。植物可以通过特殊的方式将太阳能储存起来,通过光合作用机制将空气中的二氧化碳、土壤中的水转换成葡萄糖,进而产生纤维素。这是一个将太阳能转变为化学能的了不起的过程,它奠定…     

太阳能卫星——矿物燃料的理想替代物

当人类接近21世纪时,在整个地球面临的所有问题中,能源至关童要。能源是交通运输、工业发展、经济稳定和高生活标准的关键。工业化国家和发展中国家越来越依靠石油。显然,诸如石油之类的矿物燃料会污染大气,加剧温室效应,改变全球气候。这样,当人类奔向21世纪时,面临著尬尴局面:一方面需要更多的能源来摆脱经济危机;另一方面能源的生产却可导致生态灾难。对于矿物燃料,主要有两种替代物:核能与太阳能。核能曾被看作是电力工业的希望之光,但却昂贵得使人难以接受,而且在政治上也常遭非议。目前,太阳能已广泛应用于宇宙飞船。俄罗斯的"和平"号空间站从太阳能面板天线阵中可     

可见光光催化研究新进展

随着社会经济的发展, 人们对于能源和生态环境越来越关注, 解决能源短缺和环境污染问题是实现可持续发展、提高人民生活质量和保障国家安全的迫切需要. 光催化材料在解决能源和环境问题方面有重要的应用前景. 光催化材料能有效利用太阳能, 光解水制氢, 氢能源是目前最理想的能源, 其最终产物是水, 不产生污染; 与传统治理环境的方法相比, 光催化材料能将有机污染物分解成二氧化碳和水, 具有成本低, 高效, 不产生二次污染等优点. 虽然光催化研究已进行了若干年, 但仍存在着光转换效率低、稳定性差和光谱相应范围窄等问题, 因此加强光催化材料的基础研究意义十分重大.     

二维催化材料在电解水中的研究进展

氢能是一种高热值、无污染的洁净能源.电解水制氢被认为是一种有效利用可再生能源,如风能、太阳能等,实现能量储存和转换的前沿科技.二维材料独特的结构和电子特性使其在催化电解水反应中具有广阔的应用前景.本文系统综述了二维材料在催化电解水反应中的两个半反应——阴极析氢反应(HER)和阳极析氧反应(OER)中的关键科学问题和最新进展,并展望了该领域所面临的挑战和机遇.     

有机太阳能电池

地球上的能源——煤炭、石油、天然气等正在惊人地消耗着,发达国家对能源的需求量日益增长,解决能源危机是当今世界上重要的问题.太阳能的利用便是解决能源危机的一种途径. 太阳能龟池是利用半导体材料的光生伏特效应把太阳能直接转换成电能的一种半导体器件.制造太阳能电池的半导体材料,传统的是用无机材料,如硅、硫化镉、砷化镓等.用这些材料制造的器件,其工艺复杂、成本昂贵.目前,为了提高转换效率及降低成本,开展着极为广泛的研究探索工作.据“第五     

未来的人类能源

作为现代人类赖以生存的第一能源,石油正在以飞快的速度被消耗,为此,世界各国的能源专家都致力于寻找和开发石油的替代能源.除了广为人知的太阳能、潮汐能等能源外,还有许多种能源也被科学家设想为可以有效利用的"石油后"能源.     

太阳能电池效率分析

在化石能源日益枯竭的背景下,可再生能源特别是太阳能的利用越来越显示其重要性,由此太阳能的开发利用方式越来越多,能量转换效率不断攀升,使用成本不断下降.其中利用太阳能的主要方式为太阳能电池,目前大致可分为三大类:晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池和新型太阳能电池.晶体硅太阳能电池又分为单晶硅及多晶硅太阳能电池.薄膜太阳能电池包含非晶硅太阳能电池和多元化合物太阳能电池.而新型太阳能电池包括有机太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池和杂化钙钛矿太阳能电池等.本文从分析太阳能电池的理论效率出发,与目前太阳能电池的实验效率结合,通过对比各类电池实验效率与理论效率,展望其未来发展前景.     

太阳能热化学循环制氢研究进展

太阳能热化学制氢被认为是能源可持续利用最具潜力的途径之一,对推进“碳达峰、碳中和”目标的实现,缓解能源与环境危机具有重大的战略意义.直接热解水虽能实现近零碳排放制氢,然而超高的反应温度以及氢、氧产物分离难等问题,使之难以应用于规模化产氢.太阳能热化学循环间接分解水制氢,通过载氧材料循环来降低直接热解水温度,并实现氢、氧产物分步分离,将间歇、波动、能流密度低的太阳能转化为稳定、高密度的氢气化学能,受到广泛的关注和研究.然而,受限于太阳能热化学循环制氢存在的温度高、效率低、经济性差等诸多瓶颈问题,当前研究仍停留在理论分析与实验研究阶段,阻碍着该项技术的进一步发展.本文围绕太阳能热化学循环制氢,综述了不同循环体系的发展历程及重要进展,并对热化学循环所面临的主要挑战进行了讨论与建议,以期为太阳能热化学循环的研究和发展提供新见解与新思路,为太阳能燃料的高效、稳定、安全以及大规模生产奠定基础.     

用气球收集太阳能

太阳能是地球上随处都可以得到的一种绿色能源,因此许多国家的科学家都在发展用太阳能发电的方法.现在制约太阳能利用的主要因素之一是成本问题,太阳能电池板造价过高、发电效率低下是难以突破的瓶颈.为此,以色列科学家开发出一种可以升到几百米高空的太阳能气球,这种装置造价低廉,而发电效率更高.     

空间太阳能微波电力站

一、前言几年来,科学技术人员在不断地探讨用微波传输电力的方法,和利用这种方法将空间太阳能向地面输送的可能性.1970年在一次专业性会议中讨论了空间太阳能微波电力站的展望问题.这个问题的重要性引起了各方面的广泛注意.本文根据文献报道扼要地介绍有关这个空间微波电力站的设想与探索情况,并进行一些评述。到目前为止,空间微波电力站是人类所能希望的最理想的能源之一,因为它直接来自取之不尽用之不竭的太阳能而不带来环境污染问题。     

上海大学可持续能源研究院

正随着人类生活与社会文明程度的提高,各个方面对能源供给和生态环境质量的要求也日益加大,如何及时解决面临的能源与环境相关的经济技术挑战和难题,成为整个人类社会共同面临的重要课题。面对地球上不可再生化石能源的快速消耗以及其使用所带来的环境污染问题,采用节能技术高效利用现有能源,同时开拓和利用可再生能源,如太阳能、风能、水电能、生物能、地热能、潮汐能等,被认为是解决问题的关键。于是,     

铁酸盐提高g-C_3N_4光催化产氢性能:以铁酸镍和铁酸钴为例

正高效低成本大规模太阳能光催化分解水制氢是人类解决能源与环境问题最有前景的途径.其关键是寻找能够低成本大规模制备、具有合适能带结构的高活性光催化剂材料与高效产氢产氧助催化剂,以构建高效的光催化反应体系.非金属聚合物半导体石墨型氮化碳(g-C_3N_4)具有很好的光化学稳定性、     

The development of new solar energy

随着我国经济的飞速发展,对能源的需求也越来越大,但传统能源的不可再生性又制约着经济的发展,同时,生态环境、经济能源的矛盾也越来越凸显,而太阳能则是一个行之有效、取之不尽的清洁能源,是人们发展低碳经济不可或缺的重要手段.文章就此阐述了笔者对发展太阳能新型能源的一些见解.     

能源与化学

化学是一门历史悠久的学科，贯穿于数千年人类文明史。中国古代的许多工艺如陶瓷、酿造、染色和金属冶炼等技术都包含着各式各样的化学过程。近代化学更是化工、材料、能源、信息、生命和环境等多个学科的基础。目前全球几大热点论题中，能源问题备受关注．其中很多急需解决的关键课题都强烈依赖于化学的发展。本文将从化石能源、太阳能、水裂解制氢、电化学储存等四个方面，探讨其中与化学相关的问题。     

《纳米催化技术》

<正> 本书是将新型纳米催化技术、纳米尺度催化材料及其合成技术、纳米结构催化材料及其合成技术、纳米催化剂表征技术、纳米催化剂设计以及应用等方面重要学术问题的探讨与该学科前沿研究动态等有机融合,同时,将纳米催化技术与人类未来能源、材料、化工、环境、生物技术等领域的可持续发展密切关联,在作者大量前期探索性研究基础上精心编著而成.本书特色在于:催化基础与前沿并重,学术问题与应用关联,结构特色明显,体系新颖独