柔性太陽能電池用石墨烯

柔性太陽能電池用石墨烯


想象一下我們(men) 周圍的太陽能電池的未來，比如窗戶和牆壁、手機、筆記本電腦等。麻省理工學院開發的一種新型的靈活透明的太陽能電池將在未來更進一步。

該設備將石墨烯與(yu) 低成本有機碳材料電極相結合，這是一種由柔性和透明材料製成的廉價(jia) 而豐(feng) 富的碳源。太陽能技術的進步是在有機太陽能電池上沉積一層石墨烯單原子厚度的新方法，不會(hui) 損壞附近的敏感材料。直到W，透明太陽能電池的開發者通常依賴於(yu) 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，使幾乎所有表麵都成為(wei) 電源。

光伏太陽能電池的有機化合物將為(wei) 當今的無機矽太陽能電池提供各種優(you) 勢。它們(men) 將更便宜，更容易生產(chan) 。它們(men) 將是輕量級，靈活，不重，剛性和易碎，因此它們(men) 將更容易運輸，包括在偏遠地區沒有中央電網。它們(men) 可以是超標準的。許多有機材料吸收太陽光的紫外線和紅外線成分，但傳(chuan) 遞我們(men) 眼睛可以檢測到的可見部分。有機太陽能電池可以安裝在我們(men) 周圍的表麵，在不注意的情況下收集能量。

石墨烯在透明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、還原和溫度退火，成為(wei) 一種有機-無機雜化材料，這種雜化材料具有較好的能量關(guan) 係，因為(wei) 石墨烯與(yu) 半導體(ti) 材料之間存在著良好的能量關(guan) 係。Ting層的結合更加緊密，實現了有效的電荷注入，石墨聚合物透明電極也具有很高的工作性能和導電性，但其透光率僅(jin) 為(wei) 65%，除將石墨烯轉化為(wei) 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(chan) 物，它有利於(yu) 提高電池的性能。石墨烯表麵存在羰基和羥基官能團，氧基官能團增加了開路電壓，但由於(yu) sp3雜化碳包圍了sp2雜化碳的共價(jia) 網絡，導電性降低，非共價(jia) 功能化的CVD石墨烯具有良好的導電性，可達到0.55V的開路電壓。電壓、填充係數為(wei) 55%，PCE為(wei) 1.71%，石墨烯的柔韌性使太陽能電池的彎曲度超過了純ITO電極。

基於(yu) 電子轉運體(ti) 和受體(ti) 的石墨聚合物太陽能電池依靠高電子親(qin) 和力將電子空穴對分離成不同的電荷。與(yu) 其他材料不同，石墨烯與(yu) 共軛聚合物混合時提供並有效分離。石墨烯的大表麵積允許連續路徑和多個(ge) 供體(ti) /受體(ti) 用於(yu) 有效電子轉移。這種類型的太陽能電池產(chan) 生1.1%的PCE。

許多太陽能電池需要一個(ge) 空穴傳(chuan) 輸層來防止電流泄漏和電荷複合。石墨烯可以與(yu) 聚合物材料混合以產(chan) 生高達3.6V的帶隙，從(cong) 而阻止電子從(cong) 陰極遷移到陽極。眾(zhong) 所周知，在2nm製備的石墨烯薄膜可以提供最佳的結果，因為(wei) 厚膜可以防止電子的透射率和電阻的增加，得到的最大PCE為(wei) 9%，如果不是更大的話，這與(yu) 用作多孔傳(chuan) 輸層的其他材料相當。

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