最近在石墨烯技術領域的進展為全天候石墨烯太陽能電池板的可能性打開了大門，這種太陽能電池板即使在傾盆大雨中也能持續為你的家庭供電。

一個科研小組發現了一種巧妙的方法，可以將太陽能電池板帶到陽光明媚的天氣之外，并將其置于雨中。國內研究團隊發表了一項開創性的研究成果，他們提出了一種混合太陽能電池，可以在雨中產生可靠的電量。開始設計一種基于有機染料技術的高效薄膜太陽能電池，然后將其涂上一層幾乎不可見的石墨烯原子層。

石墨烯實際上是一種非常簡單的材料:除了碳，里面什么都沒有。它與其他更常見的碳形式如石墨或木炭的不同之處在于它的結構。

石墨烯是一種原子尺度的二維蜂窩晶格。它是一個重復六邊形的平面結構，完全由碳原子構成。一旦它被應用到襯底上，它就是一個非常穩定的結構，它顯示出了驚人的電子遷移率，這意味著電荷可以很容易地穿過它。各類太陽能電池的能效都在穩步提高。由于公共和私營部門對太陽能技術研究的投資增加，即使太陽能電池的成本繼續下降，其效率也在不斷提高。

從傳統的硅電池到有機薄膜太陽能技術的創新，隨著時間的推移，所有類型的電池都變得越來越好，越來越便宜。但是所有的太陽能電池都有一個基本的問題:它們需要穩定的陽光來產生足夠的電能，使它們值得投資。

許多太陽能電池板仍然可以在部分陰天或陰天產生能量，因為太陽的一些光子仍在通過。這就是為什么即使你不在干旱的沙漠中，太陽能電池板仍然是一個很好的選擇。

但它們并沒有達到最高效率，所以你不會像在陽光明媚的日子里從你的太陽能電池陣列中得到那么多。一旦巨大的風暴云卷進來，完全阻擋了陽光，你的屋頂太陽能電池板就會停止工作。

除非你在等待的時候有一個太陽能電池存儲系統，否則在太陽出來之前，你的家將得不到更多有用的太陽能發電。但這種情況可能不會持續太久。石墨烯還有另一個妙招，使其成為太陽能電池板的重要補充。在水溶液中，石墨烯的移動電子很容易與附近任何帶正電荷的離子結合，這一過程被稱為路易斯酸堿相互作用。有分離電荷的地方，就有電勢，有電勢的地方，就有電。這意味著中國研究團隊的石墨烯創新可能是提高屋頂太陽能板整體效率的關鍵，因為它可以讓屋頂太陽能板在雨中繼續發電。

在陽光充足的條件下，石墨烯涂層的太陽能電池就像你所期望的那樣，通過薄膜傳輸光子并通過電子的運動產生電能。上面只有一個原子厚的石墨烯層，在陽光下根本不會干擾太陽能電池的正常功能。

全天候石墨烯太陽能電池板可以在雨中發電

全天候石墨烯太陽能電池板可以在雨中發電

但石墨烯層為太陽能電池提供了一種額外的發電方式。當石墨烯涂層的太陽能電池受到模擬雨滴的作用，模擬一場小雨，當雨滴滾下電池表面時，它們能夠產生電流。這是因為雨滴中自然含有的鹽容易分解成它們的組成離子，而帶正電荷的鹽(主要是銨、鈉和鈣離子)渴望與石墨烯中的負離子相互作用。

每個雨滴和石墨烯層之間的界面就像一個假電容，兩層之間的電勢差如此之大，以至于產生了電。

科學家們能夠從太陽能電池板上模擬的暴雨產生數百毫伏的電壓。在太陽能電池板上添加極薄的石墨烯層是一項了不起的創新，但未來仍有多年的研究。

中國團隊所做的研究顯示，作為一種概念驗證，他們有望實現這一目標，但他們只能在雨中實現約6.5%的效率，而大多數太陽能電池板在全日照條件下的典型平均效率為20-25%。

當然，雨中6.5%的效率總比什么都沒有強，即使是在雨夜生產一點能源，對家庭能源生產來說也是一個巨大的突破。

現在，屋頂太陽能電池板的效率很大程度上取決于你能照射到它們的陽光量。這就是為什么世界上最大、效率最高的太陽能發電廠往往建在很少下雨的地區，比如澳大利亞、智利的高沙漠，或者像摩洛哥這樣被太陽炙烤的國家。這也是住宅太陽能安裝商在陽光明媚的氣候條件下生意興隆的原因。加州和亞利桑那州一直是美國安裝太陽能住宅最多的州，這是有充分理由的。