基本信息
- 项目名称：
- 新型液态薄膜光伏电池的初步研制
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 我们设计了一种由菠菜绿叶糊和二氧化钛纳米溶胶混合物组成的半固态流体作为工作物质的太阳能电池。半固态流体能够保证电池工作表面的均匀性，以及与能量收集极的良好接触性，通过二氧化钛和绿叶中叶绿素的光催化，在两电极之间获得了较好的光-电流响应。由此制备成了液态薄膜光伏电池，吸收太阳光充分，转化率较高，便于管理，利于环保。
- 详细介绍：
- 我们的研究主要是针对于如何将太阳能高效率转化为电能。太阳能电池实现薄膜化，是当前国际上科学研究的主要方向之一。 今全世界的薄膜电池产业迅猛发展，除晶体硅薄膜电池以外，其他的薄膜电池材料研究也在取得进展。目前已实现产业化，同时正在实现产业化的有非晶硅薄膜与多晶化合物半导体薄膜电池。非晶硅薄膜主要是采用化学气相沉积制备。硅基固态膜的生产尽管已经取得很大进展，但保证大面积薄膜的均匀性和有效性仍是个难题。于是开始了太阳能电池用有机聚合物薄膜的研制。通过向有机聚合物薄膜内填加二氧化钛纳米粒子作为光催化剂，填加颜料分子作为光敏化剂可以提高光转化率。特别是接入叶绿素单元，能够模拟生物体系光催化转化的原理，较大地提高光转化率。 在上述研究基础上，我们设计了一种由菠菜绿叶糊和二氧化钛纳米溶胶混合物组成的半固态流体作为工作物质的太阳能电池。半固态流体能够保证电池工作表面的均匀性，以及与能量收集极的良好接触性，通过二氧化钛和绿叶中叶绿素的光催化，在两电极之间获得了较好的光-电流响应。此液膜体系便于伸展，吸收太阳光充分，转化率较高，便于管理，利于环保，获得一些有趣的结果。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 本着对科学研究的爱好，在老师们的指导与支持下，将我们的研究成果与大家一起分享，希望能得到更多前辈们的指导、批评与鼓励，同时也希望有愿为世界环保做贡献的有志之士能够一起加入我们的行列，为社会造福。 思路：由当今所面临的环境问题，我们想到光伏电池的制备，通过数次的对比实验，探究了电池产生电流的最佳条件。在文章中将会向您介绍我们作品的产生背景，实验结论，应用前景。
科学性、先进性及独特之处
- 我们的创新之处在于将高强度吸收光能的叶绿素及起吸附作用的二氧化钛纳米颗粒组成的新混合物作为太阳光的吸取者与太阳能向电能的转化者，作为液态薄膜电池的主要部分，此液膜便于伸展，吸收太阳光充分，转化率较高，便于管理，利于环保。实验采用定量分析的方法，通过一组组有趣而富有意义的实验，得出了一个有一个令人较为满意的结果。
应用价值和现实意义
- 我们课题研究的意义在于三点： 一、我们迎合时代的发展、社会的需求、国家的号召，走低碳道路，为当今的社会的环境问题找到了一个较为好的解决方案。 二、太阳能作为地球上的能源之一，如何合理利用太阳能，成为一个关键的问题，新型液态薄膜光伏电池的研制，将会将太阳能充分利用起来，为人类造福。 三、我们的研究成果用于商品上，较其他产品相比，产品造价低，应用范围广。
学术论文摘要
- 本研究为新型液态薄膜光伏电池的初步研制，实验以吸附原理为依托，采用均匀混合的方法，将可高强度吸收光能的叶绿素及起吸附作用的二氧化钛纳米颗粒组成的新混合物作为太阳光的吸取者与太阳能向电能的转化者。再采用定量分析的方法，研究了放电时间间隔与液态薄膜光伏电池产生电流、纳米二氧化钛溶液的用量与液态薄膜光伏电池产生电流的关系。经过数次的试验与研究发现，实验产生的电流大小随液态薄膜光伏电池的时间、纳米二氧化钛溶液的用量不断改变。取相同质量的菠菜绿叶在研钵中充分研磨，研磨时尽量不破坏植物细胞结构，不破坏叶绿素的生活环境。实验探究结果是当所取纳米二氧化钛溶液质量相同时，光合作用时间为5min时液态薄膜光伏电池产生的电流最大；当取放电时间间隔均为5min时，纳米二氧化钛溶液用量为5滴（13滴约为1毫升）时产生的电流最大。在制备液态薄膜光伏电池时，选取绿叶与纳米二氧化钛溶液比值为1.5g：0.4mL为产生电流的最佳条件
获奖情况
- 作品于2011年夏季 在本校学报上发表
鉴定结果
- 该作品具有较强的科学性，有研究价值，作品思路清晰，科学爱好者们可以一看，研究结果对当今社会有一定的意义。
参考文献
- 现有的图书及参考文献 【1】宋杰;陈志钢;许乃岑;王丽熙;张其土. Dy~(3+)掺杂LiZnMg铁氧体的制备及其电磁性能研究 [J]. 电子元件与材料, 2010，32（06）：1042-1045 【2】姚培洪;拜永孝;朱博超;朱雅杰;张立波;魏红;贾军纪;徐晓敏;张长军. 一种纳米二氧化硅的制备方法 [P]. 中国专利:CN1524786,2004-09-01. 【3】张立德. 纳米技术的战略地位和我国纳米技术产业发展的机遇 [J]. 安徽科技, 2001.5，4-7 【4】章从福. 美用碳纳米管代替硅管制造出高效太阳能电池 [J].半导体信息, 2009.6, 43 【5】李宏毅,施正荣. 太阳能光伏发电技术(15) [J]. 建筑创作, 2005.05,128 【6】太阳能光伏:未来希望与人类梦想 [J]. 电源世界, 2009.09,4-6 【7】邸瑞芳. 从蚕沙提取叶绿素[J]. 农村新技术, 2010, (02) :21. 【8】张怀斌. 叶绿素的光学性质及其应用[D]山东师范大学, 2008 ,64（189）：10-13 【9】王巍杰,孙彩云,刘淑萍. 菠菜叶制取叶绿素锌钾盐及其稳定性[J]河北理工学院学报, 2005,27(01) ：125-128
同类课题研究水平概述
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