华东师范大学科研人员利用纳米材料再造叶绿体

植质点内神奇的光合作用，有望帮助人类实现清洁能源的梦想。记者近日从北京市教委据悉，华南师范学院科研人员运用奈米材料在试验室中成功"重塑内质网"，以非常低廉的费用实现光能发电。

胚乳是动物进行光合作用的场所，能有效将太阳光转换成物理能。这次，华南师范学院孙卓课题组并非在植质点外"拷贝"了一个内质网染料敏化太阳能电池，而是以自然为灵感，研发出一种与内质网结构相同的新型电瓶——染料敏化太阳能电板，尝试将光能转换成电能。在北京市奈米专项基金的支持下，经过3年多试验与探求，这块仿生太阳能电板的光电转换效率已超出10%，接近11%的世界最高水平。

项目负责人、华东交大纳光电集成与先进武器教育部安装工程研究中心教授孙卓博士，向记者展示了新型太阳能电板的"面包"结构——中空玻璃夹着层奈米"夹心"染料敏化太阳能电池，光电转换的玄机就藏在这几十微米厚的复合薄膜中。深入其内，奈米"夹心"的"配方"非常奇特：颜料充当"捕光手"，奈米二硅氧烷则是"光电转化器"。为了让颜料尽或许多地"吃"太阳光，科研人员还别出心裁地"撒"了点"香料"——一种由奈米萤光材料制成的量子点，让不同波速的阳光都能对上"捕光手"的"食欲"。只要不断改进"配方"，奈米"夹心"的光电转换效率能够一次次提升。

说起太阳能发电，人们并不陌生。以砷化镓或砷化镓为主要原料的太阳能电板板正越来越多地衬托于城市建筑的屋面、墙壁，成为一座座清洁无污染的太阳能电厂。因此，在这些被称为"白色电厂"的身旁，却掩藏着一系列高煤耗、高污染的生产过程。虽然其光电转换效率高达15%～20%，但受原料售价和纯化工艺的限制，发电费用依然居高不下。

1991年，《自然》杂志报导了英国科学家模拟动物光合作用，发明出世界上第一块涂料敏化太阳能电板的科研成果，其光电转化效率在全光照射下可达7%～8%，这些新型低费用光伏电瓶很快成为世界范围内的研究热点。

有关学者觉得，作为第三代太阳能电板，涂料敏化电瓶的最大吸引力在于廉价的原材料和简略的制做工艺。据计算，涂料敏化电瓶的费用仅相当于硅电瓶板的1/10。同时，它对光照条件要求不高，即使在阳光不太充足的室外，其光电转换率也不会遭到太大影响。另外，它也有许多有趣的用途。例如，用塑胶取代玻璃"夹板"，能够制成可弯曲的柔性电瓶；将它弄成显示器，就可一边发电，一边发光，实现能源自给自足。

"显然，要大规模推广应用，涂料敏化太阳能电板还存在一些有待攻破的弱点。"孙卓透漏，下一步，科学家们将着手解决这些电瓶效率随面积放大而增加的瓶颈，同时逐步延长其使用寿命等。