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納米科技助力新能源發展


來源: 時間:2015-12-04 16:44:13 作者:佚名

納米科技將影響未來能源發展

  納米技術正逐步走入人們的生活。時至今日,它已不再是一個徒有虛名的概念,而是一步一個腳印地開始了產業化。

  記者了解到,在蘇州工業園區布局了五大納米技術產業技術領域,形成了以聚燦光電、晶方半導體、京東方茶谷、晶能、納晶、納科為代表的LED企業上下游產業鏈,建立了以蘇大維格、中科院納米所、蘇州大學、納維公司、納米公共加工平臺為核心的納米制造工藝鏈的上下游產學研合作平臺,并將依托該平臺在固態照明、薄膜太陽能電池等重大技術領域實現工藝和產品的突破。

  如今,納米技術的應用范圍也不再局限于化妝品,或者家用電器上,而是伸入到各個工業領域。例如,利用碳納米管增強聚氨酯復合材料制造大功率風機的葉片,可以使其更大、更強、同時更輕。

  大會期間,有學者指出,當前,納米科技對整條能源產業鏈的各個部分都有舉足輕重的影響。在清潔能源需求漸增的情況下,納米科技已成為主導未來能源發展的重要因素之一。

  專家介紹說,中國是國際上率先開展納米科技研究的國家之一,經過20余年努力,中國納米科技論文發表、引用頻次和專利申請、授權已位居世界前列,并制定出一系列國家和國際標準,這為納米科技在能源領域特別是新能源領域的的產業化應用奠定了基礎。

  有助推動光伏行業拓展市場

  不久前,由中科院蘇州納米所主持承擔的國家重大科學研究計劃項目“基于納米結構的寬光譜高效太陽能電池關鍵科學問題研究”順利通過課題結題驗收。這是納米科技在新能源領域應用的最新科研成果。有分析認為,納米科技在太陽能電池領域的應用,將有助光伏行業的成本降低和市場普及。

  據介紹,納米科技的應用與太陽能的光伏發展有密切關系。目前,多晶硅仍是太陽能光伏市場的主要材料,占據超過一半的太陽能電池市場。然而,由于多晶硅太陽能電池生產成本較高,在轉換效率提升上面臨一定的技術瓶頸,因此,市場上出現了薄膜太陽能電池。

  薄膜太陽能電池所需原料少,生產成本低,但轉換效率也相對較低。在成本與轉換效率的平衡問題上,納米科技便能發揮其作用。一些太陽能電池生產商利用納米材料幫助太陽能電池里的半導體材料更快速及更有系統地排列在太陽能電池里,可以使太陽能電池的生產成本及轉換效率都有一定提升,從而達到一個最優化的平衡點。

  此外,一些廠商通過納米科技研制新型太陽能電池,包括運用納米合成物(用于提高太陽能電池的導電及導熱性)和量子線(由納米碳管制造,使太陽能電池更輕且有更高導電性)研制出集薄膜太陽能電池的低成本及多晶硅太陽能電池的高效能于一身的新一代太陽能電池。

  有最新的消息稱,新加坡科學家將一個新奇的納米結構置于非結晶硅制成的太陽能電池的表面,研制出了一種轉化效率高、成本低的新型薄膜太陽能電池。這項新技術有望將太陽能電池的制造成本減半。

  幫助鋰電池實現能效提升

  納米科技除了在太陽能光伏領域有巨大應用潛力外,與會專家還認為,在諸如鋰電池等動力電池領域,納米科技同樣大有可為。

  據了解,鋰電池正極材料不但影響電池性能,而且也是決定電池安全性的重要因素。好的鋰離子電池正極材料,要求材料熱穩定性好,即材料安全性優。鋰離子電池若以正極材料來區分,主要包括鋰鈷、鋰鎳鈷、鋰鎳及鋰錳四大系統。雖然鋰鎳電容量最高,但安全性差,目前無法使用;鋰鈷材料價格最貴,且電容量適中,已經到達材料應用極限;鋰錳材料最便宜,但電容量偏低且高溫循環壽命差,只有少量商品化電池使用;而鋰鎳鈷材料價格適中,電容量高,但由于安全性顧慮,目前只有少量商品化電池使用此類正極材料。

  有專家告訴記者,鋰鎳鈷材料將會是市場主流,因此,如何提高鋰鎳鈷材料的安全性是研發高容量鋰電池的關鍵。據稱,通過納米化的表面處理,可使得鋰鎳鈷材料的安全性大大提升。利用納米金屬氧化物鍍層表面處理后的鋰鎳鈷正極材料,不但可獲得高電容量,而且可大幅提高材料的安全性。

  不過,納米科技要想在新能源領域發揮越來越大的作用,本身也需要解決一些技術難題。一位與會專家告訴記者,為了使納米技術在能源應用中產生更大的市場影響,需要進一步完善納米結構材料:一些納米管等材料目前還沒有實現批量生產,關鍵問題在于適用于量產的較廉價和較易控制的方法的開發。

  此外,據介紹,納米粒子的特性分布和配置常常是偶然的,需要更先進的方法來進行納米粒子的受控制備和自組織的配置。就很多能源應用而言,納米粒子極其重要的特性是巨大的表面面積。因此,要研究具有更大表面面積的材料。
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