柔性太陽能電池用石墨烯

柔（róu）性（xìng）太陽（yáng）能電池用石墨烯


想象一下我們周圍的（de）太陽能電池的未來，比如窗戶和牆壁、手機、筆記本電腦等。麻省理工學院開（kāi）發的一種新型的（de）靈活透明的（de）太陽能電池（chí）將在未來更進（jìn）一步。

該設備將石墨烯與低成本有機碳材料電極相結（jié）合，這是一種由柔（róu）性和透（tòu）明材料製成的廉價而豐富的碳源。太（tài）陽能技術的（de）進步（bù）是（shì）在有機太陽能電池上沉積一層（céng）石墨烯單原子（zǐ）厚度的（de）新方法，不會損壞附近的敏感材料。直（zhí）到W，透明太陽能電池的開發者通（tōng）常依賴於昂貴而易碎的電極裝置，這些電極裝置在彎曲時容易破裂。使用石墨烯的能力是製造真正靈活、低成本和透明的太陽能電池，使幾乎（hū）所有表麵都成為電（diàn）源（yuán）。

光伏太陽能電池的有機化合物（wù）將為當今的（de）無機矽太陽能電池提供各種優勢。它們將（jiāng）更便（biàn）宜，更（gèng）容易生產。它們將是（shì）輕量級，靈活，不（bú）重，剛性和易碎，因此它們將更容（róng）易運輸，包括在偏遠地區沒（méi）有中央電網。它們可以（yǐ）是超（chāo）標準的。許多有機材料（liào）吸收太陽光的紫外線和紅外線（xiàn）成分，但傳遞（dì）我們（men）眼睛可以檢測（cè）到的可見部分（fèn）。有（yǒu）機太陽能電（diàn）池可以安裝在我們周圍（wéi）的表麵，在不注意的情況下收集（jí）能量。

石墨烯在透明（míng）電極中具有巨大的潛力，可以取代聚合物基太陽能電池中的氧化銦錫（ITO），電極中的石墨烯經過塗層、脫層（céng）、還原和溫度退火，成為一種有機-無機雜（zá）化材料，這種雜化材料具有較好的能量關係，因為石墨烯與半導體材料之間存在著良好的能量關係（xì）。Ting層（céng）的結合更加緊密，實現了有效的電荷注入，石墨（mò）聚合物透明電極也具有很高的工作性能和導電性（xìng），但其透光率僅為65%，除將石墨烯轉化為雜化物外，由CVD製備的石墨烯還可用作透明電極，CVD是臭氧處理的產物，它有利於提（tí）高電池的性能。石（shí）墨烯表麵存在羰基和（hé）羥（qiǎng）基官能團，氧基官能（néng）團增加了（le）開路電壓，但由於sp3雜化碳（tàn）包（bāo）圍了sp2雜化碳的共（gòng）價網絡，導電性降低，非共價功能化的CVD石墨烯具有（yǒu）良好的導電性，可（kě）達到0.55V的開路電壓。電壓、填充（chōng）係數為55%，PCE為1.71%，石墨烯的柔韌性使太陽能電池的彎曲度（dù）超過了純ITO電極。

基於電子轉運體和（hé）受體的石墨（mò）聚合物太（tài）陽（yáng）能電池依靠高電子親和力將電子空穴對分離成不同的電荷（hé）。與其他材料不同，石墨（mò）烯與共軛（è）聚（jù）合物混（hún）合時提供並有效分離。石墨烯的大（dà）表麵（miàn）積允許連續路徑（jìng）和多個供體/受體用於有效電子轉移。這種（zhǒng）類型的太陽能電池產生（shēng）1.1%的PCE。

許多太陽能（néng）電池需要一個空（kōng）穴傳輸層來防止電流泄漏和電荷複合（hé）。石墨烯可以與聚合物材料混（hún）合以產生高達3.6V的帶隙，從而阻止電子從陰（yīn）極遷移到陽極。眾所周知，在（zài）2nm製備的石墨烯薄膜可以提供最佳的結果，因為厚（hòu）膜可以防止電子的透（tòu）射率和電阻（zǔ）的增加，得到的最大PCE為9%，如果不是更大的話，這與用作多孔傳輸層的其他材料相當。

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