郑州大学AFM:基于降冰片二烯的固态光热薄膜用于高效太阳能存储

来源:知光谷发布时间:2025-10-20 10:02:32

本研究郑州大学宋东兴、王珂等人开发了一种基于降冰片二烯(NBD)分子的固态光热储能薄膜,通过光异构化反应将太阳能转化为化学能,并在加热时以热能形式释放。研究评估了四种NBD分子的光吸收性能、储能性能、拉伸强度和导热性。其中,NBD4薄膜表现出最高的储能密度,达到 202 J g⁻¹。研究还从微观角度分析了不同取代基和聚苯乙烯(PS)浓度对NBD性能的影响机制。将该固态光热储能薄膜与光伏电池集成后,可吸收紫外光,降低光伏电池温度约5°C,并将紫外光子储存为化学能,系统整体效率提升约3%。此外,储能后的NBD薄膜还可与热电发电机结合,将储存的能量转化为电能,提升热电转换效率。本研究提出的固态薄膜有效解决了液态系统热稳定性差和泄漏问题,同时与现有光伏组件完全兼容,提升了太阳能的存储与释放效率。

文章亮点:

  1. 高能量密度的固态储能薄膜NBD4固态薄膜储能密度高达 207 J g⁻¹,优于多数传统相变材料和同类分子系统,具备优异的长期循环稳定性。
  2. 光伏-热电协同增效薄膜集成光伏电池后,可降低其工作温度约5°C,并将紫外光转化为化学能储存,系统整体效率提升约3%;结合热电模块后,可延缓热端温度下降,提升热电输出。
  3. 微观机制与材料优化通过量子化学与分子动力学模拟,揭示了取代基与PS浓度对光吸收、分子扩散与能量存储的影响机制,为高性能MOST系统设计提供了理论依据。

W. Tian, Y. Han, F. Song, J. Fu, K. Wang, and D. Song, “ Solid-State Norbornadiene Photothermal Films for Efficient Solar Energy Storage.” Adv. Funct. Mater. (2025): 2507162.

https://doi.org/10.1002/adfm.202507162

责任编辑:wanqin
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