想象未来的太阳能电池在我们周围,在窗户和墙壁,手机、笔记本电脑等等。 麻省理工学院的一个新的灵活、透明太阳能电池发展将是未来更近一步。
设备结合了低成本的有机含碳材料电极的石墨烯,一种灵活的、透明材料制成的廉价和丰富的碳源。 这个进步在太阳能技术是通过小说的方法沉积一层单原子厚度的石墨烯在有机太阳能电池——没有破坏附近的敏感材料。 直到现在,开发者透明的太阳能电池通常依赖昂贵,时倾向于裂纹的脆性电极设备弯曲。 使用石墨烯的能力是使可能真正灵活、低成本、透明的太阳能电池,可以把几乎任何表面变成电力的来源。
光伏太阳能电池有机化合物会提供各种优势今天的无机硅太阳能电池。 他们会更便宜,更容易生产。 他们会是轻量级的,灵活的,而不是沉重,刚性,而脆弱,因此将更容易运输,包括偏远地区没有中央电网。 他们可以是透明的。 许多有机材料吸收太阳光的紫外线和红外线组件但传送我们的眼睛可以检测的可见部分。 有机太阳能电池可以被安装在我们周围表面和收获能量没有注意到他们。
石墨烯在透明电极上有很大的潜力，可以替代在聚合物基太阳能电池上的铟锡氧化物（ITO）。电极中的石墨烯在经过涂层、分层、还原和温度退火后成为一种有机-无机杂化材料。这种混合材料具有更好的能量关系，因为石墨烯和半导电层更紧密地结合在一起，以获得有效的电荷注入。石墨聚合物透明电极也具有很高的工作功能和导电性，但它的透光率只有65%。除了将石墨烯转化为杂交种之外，cvd生成的石墨烯也可以用作透明电极。cvd是臭氧处理，它在石墨烯表面产生羰基和羟基功能基团。基于氧的功能基团提高了开路电压，但是由于sp2杂化的共价网络被sp3杂化碳包围，所以电导率降低了。非共价功能化的cvd石墨烯具有良好的导电性，可以达到0.55 V开路电压，填充系数为55%，PCE为1.71%。石墨烯的灵活性使得太阳能电池的弯曲程度超过了单纯的ITO电极。
电子传送器和基于受体的石墨聚合物太阳能电池依赖于高电子亲和能将电子空穴对分离成单独的电荷。与其他材料不同的是，石墨烯在与共轭聚合物混合时提供和有效分离。石墨烯的大表面积允许一个连续的路径和多个捐赠者/受体的位点来进行有效的电子传递。这种类型的太阳能电池产生了1.1%的PCE。
许多太阳能电池需要一个空穴传输层来阻止电流泄漏和电荷重组。石墨烯可以与聚合物材料混合，产生一种高达3.6 V的带隙，从而禁止从阴极到阳极的电子迁移。众所周知，2 nm制的石墨烯薄膜能够提供最好的结果，因为厚膜可以防止电子的透光率，增加电阻。获得的最高PCE是9%，如果不是更大的话，它比其他用作孔传输层的材料具有可比性。
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