瑞士洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)(EPFL)在2009年被上海交通大學(xué)評(píng)為工程技術(shù)和電腦科學(xué)領(lǐng)域的最佳歐洲大學(xué),尤其是在太陽能技術(shù)這個(gè)變得日益重要的領(lǐng)域中更是有著突出的表現(xiàn)。
兩個(gè)洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)的科研項(xiàng)目就是最好的例證。一個(gè)是“染料敏化太陽能電池”,又稱“格蘭澤爾電池”,EPFL 格蘭澤爾教授憑借著這個(gè)項(xiàng)目獲得了2010年的千禧技術(shù)獎(jiǎng),并獲得了80萬歐元的獎(jiǎng)金。另一個(gè)項(xiàng)目就是“陽光動(dòng)力”計(jì)劃,這是全世界第一架僅僅依靠太陽能挑戰(zhàn)全天候飛行的飛機(jī)。
格蘭澤爾(Michael Gratzel) 是瑞士洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)(EPFL)的教授和化學(xué)家,也是科學(xué)成果被引用數(shù)量最高的世界十大科學(xué)家之一。他為“染料敏化太陽能電池”的發(fā)展貢獻(xiàn)了30年的研究經(jīng)歷,目前他已在赫爾辛基被授予了千禧技術(shù)獎(jiǎng)。
格蘭澤爾教授于1988年在洛桑研發(fā)了他的首個(gè)太陽能電池,其靈感來自于植物的光合作用。為了模擬植物將太陽光轉(zhuǎn)化為可供其新陳代謝的能量的過程,“格蘭澤爾電池”(又稱“染料敏化太陽能電池”)通過一種有機(jī)染料來吸收太陽能,在納米級(jí)的二氧化鈦晶體中釋放出電子,然后通過碘含電解質(zhì)將這些電子傳導(dǎo)到電池的電極。這些材料便宜且無毒,因此這種電池可以通過滾動(dòng)印刷工藝大量生產(chǎn)。
雖然現(xiàn)在的“格蘭澤爾電池”效率還相對(duì)較低(能將11.5%左右的太陽能轉(zhuǎn)化為電能),但是其成本低廉、生產(chǎn)便捷的優(yōu)勢使得這一技術(shù)備受關(guān)注并發(fā)展迅猛。另外,相對(duì)于傳統(tǒng)的硅材料太陽能電池,“格蘭澤爾電池”在應(yīng)用上也更廣泛,這些優(yōu)勢使得該成果成為可再生能源領(lǐng)域最有前景的技術(shù)之一。
為推動(dòng)染料敏化太陽能電池在中國的進(jìn)一步發(fā)展,改變中國現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)、發(fā)展可持續(xù)發(fā)展的綠色能源,武漢國家光電實(shí)驗(yàn)室在科技部、教育部、湖北省、武漢市和和華中科技大學(xué)的大力支持下,于2008年開始著手組建介觀太陽能電池研究團(tuán)隊(duì)。2008年韓宏偉教授被引進(jìn)回國,其帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在不到一年的時(shí)間內(nèi)已成功以碳材料為對(duì)電極并基于一塊導(dǎo)電玻璃制備出全世界第一塊大面積(10cm×10cm)全固態(tài)單基板染料敏化太陽能電池板。這項(xiàng)成果對(duì)于“格蘭澤爾電池”的工業(yè)化發(fā)展起了十分重要的推動(dòng)作用。
2009年8月,邁克爾.格蘭澤爾教授在參觀實(shí)驗(yàn)室后,對(duì)武漢光電國家實(shí)驗(yàn)室在染料敏化太陽能電池領(lǐng)域的快速發(fā)展及研究成果給予了高度評(píng)價(jià),現(xiàn)已同意接受擔(dān)任本團(tuán)隊(duì)的顧問教授,并以現(xiàn)有團(tuán)隊(duì)為基礎(chǔ)在武漢光電國家實(shí)驗(yàn)室建立以其命名的格蘭澤爾介觀太陽能電池研究中心。
2009年12月,程一兵教授加盟武漢光電國家實(shí)驗(yàn)室介觀太陽能電池研究中心,并擔(dān)任中心主任。目前中心實(shí)驗(yàn)室面積超過500平米,另有近200平米的千級(jí)超凈室作為單基板全固態(tài)染料敏化太陽能電池全自動(dòng)示范性建設(shè)基地。韓教授所帶領(lǐng)的小組現(xiàn)在正在制備第一塊面積為1m×1m全固態(tài)格蘭澤爾電池板。
雖然此電池板還沒有進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn),總部設(shè)于威爾士加的夫市的 G24i 創(chuàng)新公司,在格蘭澤爾電池板的基礎(chǔ)上已經(jīng)制造出了第一批商業(yè)產(chǎn)品,即一系列的旅行背包,內(nèi)部含有一個(gè)柔韌的太陽能板,能為各種電子設(shè)備反復(fù)充電。就在 G24i 成功研制出世界上第一塊用于商業(yè)的格蘭澤爾電池板的三個(gè)星期后,公司宣布其已經(jīng)和中國最有聲望的三家科研機(jī)構(gòu)簽訂了正式協(xié)議,以便加快該技術(shù)的工業(yè)化發(fā)展。G24i 已經(jīng)和天津的中國國家納米工程技術(shù)學(xué)院,長春應(yīng)用化學(xué)研究所(隸屬于中國科學(xué)研究所)以及中國納米技術(shù)基地建立了合作關(guān)系。
這些合作不僅會(huì)讓 G24i 開始大規(guī)模生產(chǎn)格蘭澤爾電池板,而且也能進(jìn)一步促進(jìn)提高這些出色的電池板的效率和耐久率的研究。
雖然現(xiàn)在沒有使用格蘭澤爾電池板,但是 Bertrand Piccard 和 Andre Borschberg 基于 EPFL 的技術(shù)制造出的陽光動(dòng)力號(hào)是全世界第一架僅僅依靠太陽提供的能量便可全天候飛行的飛機(jī)。這架飛機(jī)有著波音747-400的翼幅,自重卻僅相當(dāng)于一輛家用汽車 (1600kg)。超過12000節(jié)安裝在機(jī)翼上的太陽能電池源源不斷為四個(gè)電動(dòng)馬達(dá)提供能源。在白天飛行時(shí),這些太陽能電池同時(shí)也向安裝在飛機(jī)內(nèi)的鋰聚合物電池充電,這些鋰電池可以為飛機(jī)在夜間飛行時(shí)提供能源。
今年的4月7號(hào),數(shù)以萬計(jì)的人群從瑞士各地趕到了佩耶納飛機(jī)場,見證了這架飛機(jī)的第一次試飛。測試飛行員 Markus Scherdel 緩緩的將飛機(jī)升至1200米的高空,在那里 Scherdel 熟悉了這架飛機(jī)的飛行性能并且進(jìn)行了首次飛行演練。1小時(shí)27分鐘后,Scherdel 在瑞士沃州的停機(jī)坪上完成了第一次降落。
“第一次飛行對(duì)我來說真是太興奮了!”Markus Scherdel 走出機(jī)艙時(shí)激動(dòng)地說。“陽光動(dòng)力號(hào)的實(shí)際飛行與我們在飛行模擬器中的演練不差毫厘!盡管這架獨(dú)特飛機(jī)的體型巨大,體重卻極輕,但飛機(jī)的可控性依然優(yōu)秀,完全符合我們的預(yù)期。”
2010年7月7日早上06:51,陽光動(dòng)力號(hào)由該項(xiàng)目的合作創(chuàng)建者兼首席執(zhí)行官,Andre Borscherg 駕駛,從瑞士的佩耶納飛行基地起飛。在經(jīng)歷了26小時(shí)不間斷的飛行后,終于在2010年7月8號(hào)早上09:01回到了佩耶納飛機(jī)場,成功結(jié)束了這次歷史性的首次晝夜全天候的飛行。
2010年10月12日,洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)創(chuàng)新與技術(shù)轉(zhuǎn)化副總裁 Adrienne Corboud Fumagalli 女士和陽光動(dòng)力首席執(zhí)行官、合伙人Andre Borschberg 先生將作為演講嘉賓參加在上海宏安瑞士酒店舉辦的第一屆“日內(nèi)瓦湖區(qū)創(chuàng)新日活動(dòng)”。這次活動(dòng),是由洛桑的市長和副市長,以及沃州副州長、經(jīng)濟(jì)部部長帶領(lǐng)的由40名政府官員和日內(nèi)瓦湖區(qū)企業(yè)協(xié)會(huì)組成的代表來到上海。除此之外,中方屆時(shí)也會(huì)有60到80人參加此次活動(dòng)。這次訪問是發(fā)展兩國最發(fā)達(dá)地區(qū)在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)以及官方的合作的一次契機(jī)。
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