不知你是否想過(guò)，有一天我們的衣服、帽子、箱包都能“自我發(fā)電”，給手機(jī)隨時(shí)充電;占地面積龐大的發(fā)電站將成歷史，未來(lái)只需要一個(gè)桌子大小的機(jī)器就能發(fā)電?復(fù)旦大學(xué)研究人員最近成功研制出的取向碳納米管纖維，向研發(fā)完全纖維狀的能源系統(tǒng)邁出了關(guān)鍵的一步�；�于這一技術(shù)制造的新型太陽(yáng)能纖維電池，使人類(lèi)隨時(shí)隨地高效使用太陽(yáng)能的夢(mèng)想有望成為現(xiàn)實(shí)。

復(fù)旦大學(xué)先進(jìn)材料實(shí)驗(yàn)室、高分子科學(xué)系彭慧勝教授課題組新研制出的這種新型、柔性的纖維狀能源集成器件，可以制成一根根像頭發(fā)絲一樣細(xì)的纖維狀太陽(yáng)能電池，其直徑只有60-100微米(1毫米=1000微米)。纖維狀，意味著可以把它們像普通化學(xué)纖維一樣編織成衣服、褲子等紡織品，讓衣服像一塊大太陽(yáng)能電池，實(shí)現(xiàn)自身“發(fā)電”。這種新型太陽(yáng)能纖維電池能在將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換成電能的同時(shí)，把這些能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，不需要外接其他蓄電池或儲(chǔ)能設(shè)備。即使在沒(méi)有日光、又對(duì)光電需求量更大的夜間，人們也可以隨心所欲地使用太陽(yáng)光能源。

這一研究成果已被最新一期的國(guó)際化學(xué)原創(chuàng)性研究領(lǐng)域權(quán)威期刊《應(yīng)用化學(xué)》(Angewandte Chemie International Edition，影響因子 13.5)作為封面文章發(fā)表。審稿專(zhuān)家認(rèn)為，彭慧勝課題組用一個(gè)“非常簡(jiǎn)單和低成本的方法”，在世界范圍內(nèi)“首次在一根纖維上同時(shí)實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)能”，這大大提高了太陽(yáng)能的利用效率，“對(duì)于全纖維狀能源系統(tǒng)邁出了關(guān)鍵一步”。

傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池多由單晶硅制成，不僅成本較高，而且其生產(chǎn)過(guò)程中是一個(gè)高能耗、高污染的產(chǎn)業(yè)，對(duì)環(huán)境有很大影響。而復(fù)旦團(tuán)隊(duì)所使用的碳納米管纖維材料則可能很好地解決未來(lái)太陽(yáng)能電池的這些問(wèn)題。

碳納米管纖維很輕很細(xì)，但其比強(qiáng)度和比剛度要比目前大規(guī)模使用的工程纖維材料如尼龍鋼絲、杜邦公司的科夫拉纖維材料(kevlar)強(qiáng)數(shù)倍，已在防彈衣、航空航天、醫(yī)療和體育器械等廣泛領(lǐng)域顯示重要應(yīng)用前景。將其制成太陽(yáng)能電池的過(guò)程基本無(wú)污染，效率高，成本低，制作工藝也較簡(jiǎn)單，具有大量穩(wěn)定生產(chǎn)的可能性。

除了將取向碳納米管纖維成功應(yīng)用于制造太陽(yáng)能電池外，不久前，彭教授課題組還成功地以這一纖維材料作為電極，研制了出新型線(xiàn)狀微型的超級(jí)電容器和鋰離子電池，其成果也被國(guó)際材料領(lǐng)域權(quán)威期刊《先進(jìn)材料》(Advanced Materials，影響因子13.9)以封面文章的形式發(fā)表。他們使用碳納米管纖維材料制造了一系列高效率的線(xiàn)狀染料敏化太陽(yáng)能電池和聚合物太陽(yáng)能電池，并且具有良好的柔性和可編織性，最高光電轉(zhuǎn)化效率超過(guò)9%;也成功利用同一纖維材料構(gòu)建了微型線(xiàn)狀超級(jí)電容器。最新研發(fā)的集光電轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)能于一體的纖維狀太陽(yáng)能電池和線(xiàn)形鋰離子電池，相關(guān)性能指標(biāo)獲進(jìn)一步提升，為線(xiàn)狀能源器件的大規(guī)模應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。