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纳米科技与能源
纳米科技与能源
发布时间:2023-04-09 18:27:24 来源:
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纳米科技与能源
第一篇:纳米科技与能源
纳米科技与能源
就像毫米、微米一样,纳米是一个尺度概念,是一米的十亿分之
一,并没有物理内涵。当物质到纳米尺度以后,大约是在
1
——
100
纳
米这个范围空间,物质的性能就会发生突变,出现特殊性能。这种既
具不同于原来组成的原子、分子,也不同于宏观的物质的特殊性能构
成的材料,即为纳米材料。如果仅仅是尺度达到纳米,而没有特殊性
能的材料,也不能叫纳米材料。第一个真正认识到它的性能并引用纳
米概念的是日本科学家,他们在
20
世纪
70
年代用蒸发法做了超微离
子,并通过研究它的性能发现:一个导电、导热的铜、银导体做成纳
米尺度以后,它就失去原来的性质,表现出既不导电、也不导热。纳
米技术的内涵非常广泛,它包括纳米材料的制造技术,纳米材料向各
个领域应用的技术
(
含高科技领域
,在纳米空间构筑一个器件实现对原
子、分子的翻切、操作以及在纳米微区内对物质传输和能量传输新规
律的认识等等。
而能源则更加重要,“能源”这一术语,过去人们谈论得很少,
正是两次石油危机使它成了人们议论的热点。能源是整个世界发展和
经济增长的最基本的驱动力,是人类赖以生存的基础。自工业革命以
来,能源安全问题就开始出现。在全球经济高速发展的今天,国际能
源安全已上升到了国家的高度,各国都制定了以能源供应安全能源全
为核心的能源政策。在此后的二十多年里,在稳定能源供应的支持下,
世界经济规模取得了较大增长。但是,人类在享受能源带来的经济发
展、科技进步等利益的同时,也遇到一系列无法避免的能源安全挑战,
能源短缺、资源争夺以及过度使用能源造成的环境污染等问题威胁着
人类的生存与发展。纳米技术能够产生具有独特性质的物质,可推动
可再生能源的发展和利用。预计在最近几年内,人类将在能源,尤其
是可再生能源方面,取得重大突破。人们将会利用更安全的核电站,
更高效的太阳能电池;风能、太阳能、海洋能在我们的生活中将得到
更广泛的应用。但是,这些目标的实现都离不开科学,尤其是新材料
方面的重大突破。科学家们关于新材料的设想越来越明晰了。他们以
纳米为单位来设计新材料(
1
纳米等于十亿分之一米)。在这样小的尺
寸上,新材料可以拥有自己特性,这些属性可以提供理想的功能,特
别是把新材料制成复合材
料时,它们的功能就更加强大了。最近一系
列研究表明纳米技术在能源领域拥有广阔潜力。纳米材料在太阳能电
池中的应用
太阳能电池具有方便、无污染和不需燃料等优点,考虑到环境保
护、能源的可持续发展和应用等因素,太阳能电池将成为未来社会能
源结构中的主要成员。据悉,太阳能行业媒体于
2008
年
6
月中旬发布
预测,在假定太阳能电池生产年增长率为
20%
的前提下,认为太阳能
电池成本可望到
2020
年降低至低于
1
美元
/
瓦,到
2030
年降低至低
于
0.5
美元
/
瓦。纳米晶太阳电池因其制作工艺简单,原材料便宜,生
产成本低(仅为硅基成本的五分之一到十分之一);适合在非直射光、
多云等弱光线条件下,以及光线条件不足的室内条件下运用;可以使
用柔性基底等优点受到了科学家和工业界的青睐。与植物进行光合作
用的场所叶绿体结构相比,纳米晶太阳电池具有相似的结构。它的纳
米晶半导体网络结构相当于叶绿体中的类囊体,起着支撑敏化剂染料
分子、增加吸收太阳光的面积和传递电子的作用;敏化功能材料相当
于叶绿体中的叶绿素,起着吸收太阳光光子的作用。和光合作用一样,
基于半导体纳米材料电极的太阳电池构成了由太阳光驱动的分子电子
泵。太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电
能的装置。太阳能发电技术的地面应用研究已经经历了近
30
年之久,
制约其发展的主要因素是系统的价格太高,目前最为广泛应用的是硅
系列太阳能电池,为了降低成本,兼顾光电转换效率,各国学者都在
致力于各种太阳能电池的探索研究,其中,纳米材料在太阳能电池中
的应用即纳米晶体化学太阳能电池已经成为人们关注的热点。北京大
学
2002
年
5
月
22
日公开的
CN1350334
纳米晶膜太阳能电池
电极及
其制备方法,涉及一种纳米晶膜太阳能电池电极及其制备方法,以宽
禁带半导体纳米晶膜为基底,在该基底表面吸附一层金属离子,再在
本文来源:
https://www.2haoxitong.net/k/doc/8fe34856497302768e9951e79b89680203d86b21.html
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