納米科技助力新能源發(fā)展

　　10月27日，2011中國(guó)國(guó)際納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇暨納米技術(shù)產(chǎn)品展在蘇州開(kāi)幕。作為大會(huì)協(xié)辦單位之一，蘇州納米科技發(fā)展有限公司相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，新能源正在成為納米技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一，納米技術(shù)可以幫助人們更加清潔高效地利用能源。“實(shí)際上，像風(fēng)機(jī)的葉片等已經(jīng)在使用納米材料。” 新加坡納米顧問(wèn)公司NanoGlobe董事總經(jīng)理劉樂(lè)文博士說(shuō)。

　　納米科技將影響未來(lái)能源發(fā)展

　　納米技術(shù)正逐步走入人們的生活。時(shí)至今日，它已不再是一個(gè)徒有虛名的概念，而是一步一個(gè)腳印地開(kāi)始了產(chǎn)業(yè)化。

　　在蘇州工業(yè)園區(qū)布局了五大納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，形成了以聚燦光電、晶方半導(dǎo)體、京東方茶谷、晶能、納晶、納科為代表的LED企業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈，建立了以蘇大維格、中科院納米所、蘇州大學(xué)、納維公司、納米公共加工平臺(tái)為核心的納米制造工藝鏈的上下游產(chǎn)學(xué)研合作平臺(tái)，并將依托該平臺(tái)在固態(tài)照明、薄膜太陽(yáng)能電池等重大技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)工藝和產(chǎn)品的突破。

　　如今，納米技術(shù)的應(yīng)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(gè)工業(yè)領(lǐng)域。例如，利用碳納米管增強(qiáng)聚氨酯復(fù)合材料制造大功率風(fēng)機(jī)的葉片，可以使其更大、更強(qiáng)、同時(shí)更輕。

　　大會(huì)期間，有學(xué)者指出，當(dāng)前，納米科技對(duì)整條能源產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)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(dǎo)未來(lái)能源發(fā)展的重要因素之一。

　　專(zhuān)家介紹說(shuō)，中國(guó)是國(guó)際上率先開(kāi)展納米科技研究的國(guó)家之一，經(jīng)過(guò)20余年努力，中國(guó)納米科技論文發(fā)表、引用頻次和專(zhuān)利申請(qǐng)、授權(quán)已位居世界前列，并制定出一系列國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，這為納米科技在能源領(lǐng)域特別是新能源領(lǐng)域的的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

　　有助推動(dòng)光伏行業(yè)拓展市場(chǎng)

　　不久前，由中科院蘇州納米所主持承擔(dān)的國(guó)家重大科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目“基于納米結(jié)構(gòu)的寬光譜高效太陽(yáng)能電池關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題研究”順利通過(guò)課題結(jié)題驗(yàn)收。這是納米科技在新能源領(lǐng)域應(yīng)用的最新科研成果。有分析認(rèn)為，納米科技在太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的應(yīng)用，將有助光伏行業(yè)的成本降低和市場(chǎng)普及。

　　據(jù)介紹，納米科技的應(yīng)用與太陽(yáng)能的光伏發(fā)展有密切關(guān)系。目前，多晶硅仍是太陽(yáng)能光伏市場(chǎng)的主要材料，占據(jù)超過(guò)一半的太陽(yáng)能電池市場(chǎng)。然而，由于多晶硅太陽(yáng)能電池生產(chǎn)成本較高，在轉(zhuǎn)換效率提升上面臨一定的技術(shù)瓶頸，因此，市場(chǎng)上出現(xiàn)了薄膜太陽(yáng)能電池。

　　薄膜太陽(yáng)能電池所需原料少，生產(chǎn)成本低，但轉(zhuǎn)換效率也相對(duì)較低。在成本與轉(zhuǎn)換效率的平衡問(wèn)題上，納米科技便能發(fā)揮其作用。一些太陽(yáng)能電池生產(chǎn)商利用納米材料幫助太陽(yáng)能電池里的半導(dǎo)體材料更快速及更有系統(tǒng)地排列在太陽(yáng)能電池里，可以使太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)成本及轉(zhuǎn)換效率都有一定提升，從而達(dá)到一個(gè)最優(yōu)化的平衡點(diǎn)。

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

　　有最新的消息稱，新加坡科學(xué)家將一個(gè)新奇的納米結(jié)構(gòu)置于非結(jié)晶硅制成的太陽(yáng)能電池的表面，研制出了一種轉(zhuǎn)化效率高、成本低的新型薄膜太陽(yáng)能電池。這項(xiàng)新技術(shù)有望將太陽(yáng)能電池的制造成本減半。

　　幫助鋰電池實(shí)現(xiàn)能效提升

　　納米科技除了在太陽(yáng)能光伏領(lǐng)域有巨大應(yīng)用潛力外，與會(huì)專(zhuān)家還認(rèn)為，在諸如鋰電池等動(dòng)力電池領(lǐng)域，納米科技同樣大有可為。

　　據(jù)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(wěn)定性好，即材料安全性優(yōu)。鋰離子電池若以正極材料來(lái)區(qū)分，主要包括鋰鈷、鋰鎳鈷、鋰鎳及鋰錳四大系統(tǒng)。雖然鋰鎳電容量最高，但安全性差，目前無(wú)法使用；鋰鈷材料價(jià)格最貴，且電容量適中，已經(jīng)到達(dá)材料應(yīng)用極限；鋰錳材料最便宜，但電容量偏低且高溫循環(huán)壽命差，只有少量商品化電池使用；而鋰鎳鈷材料價(jià)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(lèi)正極材料。

　　有專(zhuān)家告訴記者，鋰鎳鈷材料將會(huì)是市場(chǎng)主流，因此，如何提高鋰鎳鈷材料的安全性是研發(fā)高容量鋰電池的關(guān)鍵。據(jù)稱，通過(guò)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(guò)，納米科技要想在新能源領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用，本身也需要解決一些技術(shù)難題。一位與會(huì)專(zhuān)家告訴記者，為了使納米技術(shù)在能源應(yīng)用中產(chǎn)生更大的市場(chǎng)影響，需要進(jìn)一步完善納米結(jié)構(gòu)材料：一些納米管等材料目前還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，關(guān)鍵問(wèn)題在于適用于量產(chǎn)的較廉價(jià)和較易控制的方法的開(kāi)發(fā)。

　　此外，據(jù)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(jìn)的方法來(lái)進(jìn)行納米粒子的受控制備和自組織的配置。就很多能源應(yīng)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。