用于清洁能源发展的太阳能和纳米材料

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“太阳能和清洁能源发展纳米材料”的特殊问题由在迷人的历史卢克索举行的国际太阳能资源中提供的选择，全长版本的论文组成。会议聚集了26个国家的科学家，讨论了对多种主题和学科的杰出研究。正如Paul Barbara教授在会议开幕会议上从德克萨斯大学的Paul Barbara指出的那样，这个中型大会提供了独特的机会，从而从不同的学科中学习和交换科学问题，其中一个主要是共同的，太阳能光子。这种特殊的机会，了解其他研究领域的特殊领域不仅需要特定的教学技能，而且还要求观众的特别关注和开放。

在“推动更绿色的未来”的标题下，共有41个口头演示，并通过类似数量的海报互补。光伏，光催化，太阳辐照度，光降解，光诱导的电子转移，光化学，Photobatteries和Photospectroscopy只是讨论议题的高多样性的味道。对于未来一代IV核植物来说，甚至对颗粒燃料的丰富贡献，提醒在已经证明的技术中也需要继续进展。强调有机的光伏基于有机的光伏。现在，染料敏化太阳能电池的理论和实验理解对各种微观过程有助于整体工作原理的理论和实验理解。染料敏化（Grätzel）太阳能电池是最早的太阳能电池，可直接利用纳米级部件进行性能。在这里，通常在锚定到宽带隙半导体的纳米颗粒表面的染料分子中主要发生光吸收，通常．在用可见光激发时，染料将电子从其激发状态注入导带，导致电荷分离状态。为了吸收足够的光，太阳制成纳米多孔，具有单位体积和重量的大表面积。染料的优化/层依赖于纳米级制造和表征;这层必须具有大的表面积以掺入足够的染料，而是一种薄的结构，足以容纳有效的充电传输，以最小的损耗。最重要的是，在染料中对新型染料进行染料敏化太阳能电池的任务是透明的，对于仍然缺失的有效近红外吸收剂。界面电荷转移复合物提出了一种实现直接界面电荷转移的新方法。由于世界范围内的重要进展，这种薄膜光伏技术即将大规模商业化。在固体有机太阳能电池中，更高的效率还有待提高。要使这种技术与染料敏化太阳能电池相一致，当然需要进行基础研究。单分子荧光光谱可以揭示共轭聚合物对充电的微观响应。单分子探针也被证明是探索纳米多孔材料的新的实验工具，除了检查光收集系统。经典的照相染料也被提出作为有机太阳能电池的新材料类。提出了基于纳米粒子等离子体共振的新型器件概念。

除了光伏，光催化也是四天会议的另一个主题。在不同的二氧化钛表面上，污染物的光催化分解具有重要的意义。电子转移反应是这些光诱导过程的基础，也是该课题的理论贡献之一。水净化、污染物降解和制氢是最具针对性的应用。光催化的原理是利用可见光到近紫外(约1.5-5 eV)范围内的光子能量产生活性化学物质，驱动光催化剂上的表面化学反应。

光催化的典型方案涉及在半导体中收获光光子（最常见的），并随后将这些光子转化为电子激发，然后诱导半导体表面上所需的化学反应。该方案的一个主要瓶颈是激发电子 - 空穴对的高重组率，在纳米二聚体的半导体颗粒的情况下是相对较慢的。纳米颗粒中的大多数电荷载体将有机会扩散到附近表面，从而产生导致有效表面反应的反应性物种。因此，显而易见的是，在发生重组之前，纳米结构提供充电以诱导表面反应的收费的机会。

除了科学研究，太阳能水泵系统或太阳能干燥机等工程系统强调了今天已经实施的太阳能应用的好处。

会议亮点不仅是科学的，而且是文化和烹饪。一整天致力于访问卢克索的西岸，包括令人难忘的访问国王山谷，法老哈特·皮普斯的山谷，以及阿布斯西斯的Hapu寺。4000年前建于4000年前的保存完好的色彩浮雕，只是呼吸，并证明了它们是为了永恒而建造的。今天，我们已经失去了永恒建立的愿望;相反，我们正在燃烧如此多的化石燃料，这是怀疑是否会出现遗留物品以供过国遗留。可以利用来自阳光的功率来提供可持续的能量，并且许多基于太阳能的技术现在已经准备好实施。

从1991年开始的非常成功的太阳会议系列，提供了一个地方，让对光化学基础和应用方面感兴趣的研究人员可以相遇并相互启发。太阳会议认识到，成功的光化学应用与光诱导过程和激发态的基本理解的发展密切相关。

本次会议系列的重点是对目前的全球能源安全局势非常重要。迫切需要对全球层面进行协调行动来避免危机。发展中国家必须在任何这种协调行动中发挥积极作用。

目前，纳米技术正在引起广泛的关注，不仅在学术界，而且在投资者、政府和行业中也产生了巨大的期望。它在原子尺度上制造新结构的独特能力已经产生了在许多领域具有巨大应用潜力的新材料和器件。其中，尤其需要在能源领域取得重大突破，使我们能够维持不断增长的能源需求。纳米技术首次提供了基于具有成本效益和成本效益的经济发展新产业的工具，从而对可持续经济增长作出了重大贡献。

本期特刊涵盖了从纳米技术到各种可持续能源的一些具体贡献。如上所述，该问题的主要焦点是三个广泛的领域，即光捕获，催化和材料。关于光伏化学太阳能电池的文章是纳米技术在能源部门贡献的最重要的例子。这个问题的目的是提出一些有意义的贡献从不同的研究小组从事不同的方法,来找到解决我们这个时代的巨大挑战之一,也就是说,绿色能源的生产和使用的一个最令人兴奋的和多学科领域,纳米技术。

纳米技术聚焦于能源领域，具有显著降低能源生产、存储和使用影响的潜力。即使我们离真正可持续的能源系统还有很长的路要走，科学界正在关注能源纳米技术的进一步发展。事实上，欧盟第七框架计划(FP7)的十大顶级主题之一就是能源。因此，研究的重点将集中在加快开发具有成本效益的技术，以实现更可持续的能源经济。

According to the ‘‘Roadmap Report Concerning the use of Nanomaterials in the Energy Sector’’ from the 6th Framework Program, the most promising application fields for the energy conversion domain will be mainly focused on solar energy (mostly photovoltaic technology for local supply), hydrogen conversion, and thermoelectric devices.

希望这个问题可以在广泛的意义上概述纳米技术对太阳能的贡献，并且可持续地将能源存储能量，以便更可持续地利用能量。

m.s. Abdel-Mottaleb
弗兰克诺斯彻
Mohamed M. S. A. Abdel-Mottaleb

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