石墨烯替代传统硅片应用在太阳能电池领域

中国要实现在太空中建造一座兆瓦级太阳能发电站，将面临很多前所未有的挑战。为了实现这一远大目标，中国已经在重庆建立了测试设施，并为该项目拨款80亿美元的空间探索预算，这一规模快要追平美国的资金投入。

为什么中国要坚持这项庞大工程的建造？这是因为太空电站如果完全投入运行，则能向地球提供源源不断的能源，缓解国内的资源紧张局面。尽管项目设想目前还处于初期阶段，中国科学家已经开始很多具体问题的探索了。比如太阳能发电站重量约有1000吨，将所有设备送入太空中是巨大难题；大气微波辐射对电站有无影响；现有的材料技术能否为太空设施提供帮助等。由此可见，中国为了争夺太空资源，也是不遗余力。

许多热衷于太阳能研究的科学家，感兴趣的是用太阳能电池直接发热。目前技术生产的太阳能电池是在一块很薄的硅片下，放一块更薄的浸过硼的硅片，可以将太阳能直接变成电能。光线照在上层，使电子迁移到下层，这就在两层之间产生电压差。

我们所知的把硅变为单晶硅，制造成本极高，只在一些特殊情况下，因为使用方便，可以忽视价格因素。太阳能发电站使用太阳能电池供电，可以想象到制造成本有多高。若能出现成本低廉，性能优异的新材料来替代硅片是极有利的事情。

众所周知，石墨烯作为黑金材料在航天、能源、材料学等方面有着广泛的应用前景，被视为未来的革命性材料。如今，石墨烯已在很多领域被广泛应用，又因其安全性高、绿色环保、续航能力强的优势，成为极好的电极材料。石墨烯良好的导电导热性能已被科学家开发出来，相关技术已经趋向成熟，相关产品实现量产化。若将石墨烯替代传统的硅片，应用在航天领域，可以节约资源和成本。

如果计划顺利施行，中国的空间太阳能电站预计2030年完成建造并投入运行。随着时间的推移，新材料石墨烯在技术方面会有更多突破。若下一步在天空建造更大的千兆级太阳能发电站，或许比如今更为方便了。