随着世界继续寻求受净零目标和无情的全球能源危机影响的更清洁、更高效的能源解决方案，石墨烯增强热聚合物正迅速成为水加热系统中的革命性材料。

钙钛矿、石墨烯组成的太阳能板在测试中极具潜力

对使用钙钛矿和石墨烯制造的第一个太阳能发电场进行户外测试，产生的峰值功率输出为250 W，类似于商用60芯硅太阳能电池板。这是这项新技术商业化的里程碑，可以完全控制供应链。

石墨烯旗舰合作伙伴 希腊地中海大学，罗马大学Tor Vergata，BeVidmensional S.P.A.，Greatcell Solar Italia SRL，意大利理工学院和国家研究委员会，意大利通过堆叠钙钛矿，石墨烯和二硫化钼层设计了多个太阳能电池板。钙钛矿太阳能电池技术具有低（<0.4欧元/瓦峰值）的制造成本，而其他分层材料有助于延长设备的寿命和功率转换效率，类似于最先进的硅太阳能电池，可以将大约26%的太阳能量转化为电能。

“我们证明，使用层状材料，如石墨烯和二硫化钼，可以改善钙钛矿太阳能电池的界面特性，不仅在实验室规模上，而且在真实条件下测试的大面积面板上，从而将技术准备水平推高到6-7左右的高值，”来自罗马Tor Vergata石墨烯旗舰合作伙伴大学的Aldo di Carlo说。

由于温度会影响太阳能电池板的性能，石墨烯旗舰研究人员分析了石墨烯 - 钙钛矿面板在高达70°C的高温下与商业技术的比较。与商业技术相比，这些石墨烯-钙钛矿面板在高达70°C的温度下表现出最小的性能下降，这对于在南欧实现光伏系统来说是一个有希望的结果。

“用石墨烯和层状材料提高钙钛矿太阳能电池板的效率和稳定性是石墨烯旗舰的目标之一，”石墨烯旗舰合作伙伴BeDimensional S.p.A.的弗朗切斯科·博纳科索说。

新型石墨烯增强太阳能热板

Senergy Innovations 和 First Graphene Ltd（FGR）共同研发了新型石墨烯增强太阳能热板，具有吸收太阳热能并将其转移到热水中的能力。该技术也称为太阳能集热器，与发电太阳能电池板不同，利用石墨烯增强的热塑性聚合物来利用阳光产生的热量，并提供低碳、节能和经济的水加热解决方案。

利用石墨烯增强热塑性聚合物的力量

太阳能集热器，与发电太阳能电池板不同，是利用石墨烯增强的热塑性聚合物来利用阳光产生的热量，并提供低碳、节能和经济的水加热解决方案。虽然聚合物传统上是不导电的，但石墨烯和各种其他形式的石墨基材料具有出色的导热性能，在聚合物复合材料系统中使用时可实现出色的能量传递能力。

这些特性使石墨烯增强聚合物复合材料不仅成为太阳能热板的有吸引力的金属替代品，而且适用于电子、汽车、航空航天、医疗、化学加工和能源领域的其他工程应用。

由中盈新能（深圳）科技有限公司开发的新型热聚合物太阳能电池板已经测试了通过将FGR的PureGRAPH®石墨烯添加到复合材料中可以实现的好处。该应用增强了太阳能集热器吸收和储存太阳热能的能力，加热通过传热泵通过的水，最终提供与传统金属集热器相当的性能。

用石墨烯开拓绿色未来

石墨烯增强聚合物复合材料的使用使太阳能电池板重量减轻了30%以上，并在材料的导热性和导电性方面也得到了极大的提高。通过化合物独特而耐用的特性，包括高强度、柔韧性、耐化学性、热稳定性、抗紫外线和耐磨性，实现了进一步的改进。

初步碳生命周期评估（LCA）确定，与现有的太阳能集热器相比，热板能够减少高达44%的二氧化碳排放量。此外，水加热系统的能源效率提高，与传统的天然气和石油加热系统相比，具有有竞争力的成本优势，将千瓦消耗和后续成本降低了80%。

商业试验引领进一步的技术优化

Senergy 的目标是在 2023 年下半年进行首次商业规模试验。最初，该团队将提供一种可以添加到现有建筑结构中的螺栓固定产品，最终目标是开发可在新建期间安装的热聚合物屋顶瓦片。并将商业试验结果和经验教训提供给其他行业，主要是汽车和热交换应用。

预计市场需求和价值将相应增加。据 Spherical Insights 称，2022 年全球热水器市场价值将超过 300 亿美元，预计到 2032 年将达到 460 亿美元。

石墨烯太阳能板还能实现雨天发电

在缺乏日照或阴雨绵绵的天气状态下，太阳能板往往无法达到最佳化使用，来自中国海洋大学与云南师范大学的科学家，为此研发出一种无论在何种天气类型的状态下都能发电的太阳能板，而这一切都要归功于有着神奇万能材料美名的“石墨烯”。

与一般的太阳能板相同，这种新型太阳能电池可在日照时，利用太阳光产生电力，而若天气进入乌云密布或开始下雨时，太阳能电池就能转换成以石墨烯协助发电的状态。

科学家在太阳能电池表面涂上一层薄薄的石墨烯，而雨水本身带有一些矿物质，因此当雨水降落在涂上石墨烯的太阳电池表面时，雨水会分离成带正电与带负电的离子，其中，带正电的离子主要为钠离子、钙离子与氨盐基，会沈积在石墨烯表面，而这层带正电的离子层会与石墨烯的负电电子作用结合，产生类似拟电容（pseudocapacitor）的双层系统，两个层之间的电位差大到足以产生电压与电流。

然而，这种太阳能电池最高的太阳能转换效率仅能达到 6.53%，与目前约可达 20% 左右转换效率的太阳能电池相比，6.53% 的转换效率可说是相当悲剧，另外，处于下雨状态时，所产生的电压也仅能达到数百微伏特（microvolt）。

文章来源： 陈讲运清洁能源，资作聪明，新能源前沿，东莞市星火太阳能科技股份有限公司