石墨烯替代傳統(tǒng)硅片應(yīng)用在太陽能電池領(lǐng)域

中國要實(shí)現(xiàn)在太空中建造一座兆瓦級太陽能發(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)，中國已經(jīng)在重慶建立了測試設(shè)施，并為該項目撥款80億美元的空間探索預(yù)算，這一規(guī)?？煲菲矫绹馁Y金投入。

為什么中國要堅持這項龐大工程的建造？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，緩解國內(nèi)的資源緊張局面。盡管項目設(shè)想目前還處于初期階段，中國科學(xué)家已經(jīng)開始很多具體問題的探索了。比如太陽能發(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；大氣微波輻射對電站有無影響；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，中國為了爭奪太空資源，也是不遺余力。

許多熱衷于太陽能研究的科學(xué)家，感興趣的是用太陽能電池直接發(fā)熱。目前技術(shù)生產(chǎn)的太陽能電池是在一塊很薄的硅片下，放一塊更薄的浸過硼的硅片，可以將太陽能直接變成電能。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?，可以忽視價格因素。太陽能發(fā)電站使用太陽能電池供電，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，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)家開發(fā)出來，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。

如果計劃順利施行，中國的空間太陽能電站預(yù)計2030年完成建造并投入運(yùn)行。隨著時間的推移，新材料石墨烯在技術(shù)方面會有更多突破。若下一步在天空建造更大的千兆級太陽能發(fā)電站，或許比如今更為方便了。