太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的石墨烯

在科技的發(fā)展道路上，離不開(kāi)能源的助力，特別是再科技飛速發(fā)展的今天，而地球上的能源有限，就需要科研人員不斷開(kāi)發(fā)新能源，這就再當(dāng)下最需要研發(fā)太陽(yáng)能的使用。中國(guó)要實(shí)現(xiàn)在太空中建造一座兆瓦級(jí)太陽(yáng)能發(fā)電站，將面臨很多前所未有的挑戰(zhàn)。為了實(shí)現(xiàn)這一遠(yuǎn)大目標(biāo)，中國(guó)已經(jīng)在重慶建立了測(cè)試設(shè)施，并為該項(xiàng)目撥款80億美元的空間探索預(yù)算，這一規(guī)模快要追平美國(guó)的資金投入。

為什么中國(guó)要堅(jiān)持這項(xiàng)龐大工程的建造?這是因?yàn)樘针娬救绻耆度脒\(yùn)行，則能向地球提供源源不斷的能源，緩解國(guó)內(nèi)的資源緊張局面。盡管項(xiàng)目設(shè)想目前還處于初期階段，中國(guó)科學(xué)家已經(jīng)開(kāi)始很多具體問(wèn)題的探索了。比如太陽(yáng)能發(fā)電站重量約有1000噸，將所有設(shè)備送入太空中是巨大難題;大氣微波輻射對(duì)電站有無(wú)影響;現(xiàn)有的材料技術(shù)能否為太空設(shè)施提供幫助等。由此可見(jiàn)，中國(guó)為了爭(zhēng)奪太空資源，也是不遺余力。

許多熱衷于太陽(yáng)能研究的科學(xué)家，感興趣的是用太陽(yáng)能電池直接發(fā)熱。目前技術(shù)生產(chǎn)的太陽(yáng)能電池是在一塊很薄的硅片下，放一塊更薄的浸過(guò)硼的硅片，可以將太陽(yáng)能直接變成電能。光線照在上層，使電子遷移到下層，這就在兩層之間產(chǎn)生電壓差。

我們所知的把硅變?yōu)閱尉Ч?，制造成本極高，只在一些特殊情況下，因?yàn)槭褂梅奖?，可以忽視價(jià)格因素。太陽(yáng)能發(fā)電站使用太陽(yáng)能電池供電，可以想象到制造成本有多高。若能出現(xiàn)成本低廉，性能優(yōu)異的新材料來(lái)替代硅片是極有利的事情。

眾所周知，石墨烯作為黑金材料在航天、能源、材料學(xué)等方面有著廣泛的應(yīng)用前景，被視為未來(lái)的革命性材料。如今，石墨烯已在很多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，又因其安全性高、綠色環(huán)保、續(xù)航能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，成為極好的電極材料。石墨烯良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能已被科學(xué)家開(kāi)發(fā)出來(lái)，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)趨向成熟，相關(guān)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化。若將石墨烯替代傳統(tǒng)的硅片，應(yīng)用在航天領(lǐng)域，可以節(jié)約資源和成本。

如果計(jì)劃順利施行，中國(guó)的空間太陽(yáng)能電站預(yù)計(jì)2030年完成建造并投入運(yùn)行。隨著時(shí)間的推移，新材料石墨烯在技術(shù)方面會(huì)有更多突破。若下一步在天空建造更大的千兆級(jí)太陽(yáng)能發(fā)電站，或許比如今更為方便了。太陽(yáng)能雖然可以產(chǎn)生很大能量，但是現(xiàn)在的技術(shù)還不足以保證人類(lèi)所有的運(yùn)轉(zhuǎn)，這就需要我們保護(hù)能源，從自己做起，從身邊的點(diǎn)滴做起，節(jié)約能源，是我們?nèi)祟?lèi)每一個(gè)人應(yīng)盡的責(zé)任。