石墨烯在太陽能電池領(lǐng)域的應(yīng)用

發(fā)布時間：2019-05-29

? ? ? ?目前廣泛應(yīng)用的透光電極材料為金屬氧化物如氧化銦錫等，但其對紅外光譜具有較強的吸收、熱穩(wěn)定性較差、易碎，同時在使用時需要在其表面鍍一層鉑來提高其導(dǎo)電性，大大增加了制備成本。而石墨烯幾乎對所有紅外線具有高透明性，有利于提升光能利用率。透光率升高會導(dǎo)致載流子密度降低，但由于石墨烯具有非常高的載流子遷移率，即使載流子密度非常小，也能確保一定的導(dǎo)電率。石墨烯可以制備成柔性透明薄膜電極，克服了氧化銦錫易碎的弱點。

? ? ? ?石墨烯具有良好的電學(xué)性能，可以作為太陽能電池中的受體材料。石墨烯可以和有機聚合物材料復(fù)合形成大的給受體界面，有利于電池中激子的擴散速率和載流子遷移率的提高，消除由于電荷傳輸路徑被破壞產(chǎn)生的二次聚集。如石墨烯可以和給體材料P3HT或者P3OT復(fù)合，縮短了電荷傳輸路徑；也可以將受體材料C60接枝到石墨烯表面，進一步提升電子導(dǎo)電率。石墨烯作為受體材料時，其結(jié)構(gòu)上的缺陷將會降低電子傳輸能力，增加電子空穴的復(fù)合，無法顯著提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率，因此減少石墨烯的缺陷，以及考慮石墨烯與給體材料的相互作用和匹配是關(guān)注的重點。

? ? ? ?另外，石墨烯材料也被應(yīng)用到各類太陽能電池的光陽極上。將石墨烯薄膜沉積在Si表面，有利于Si基肖特基電池的表面鈍化、摻雜及異質(zhì)結(jié)的形成，且有效提升電池的光電轉(zhuǎn)換效率。在染料敏化太陽能電池中，將石墨烯與二氧化鈦形成復(fù)合物作為光陽極，意在充分利用二者的優(yōu)點，改善電子傳輸速度，降低電子空穴的復(fù)合，進一步增加光陽極對染料的吸附，提高光電轉(zhuǎn)換效率。

? ? ? ?大量研究表明石墨烯應(yīng)用于太陽能電池的優(yōu)越性和可行性，盡管光伏產(chǎn)業(yè)在過去幾年經(jīng)歷了大起大落，但隨著國家對新能源開發(fā)利用的重視程度，太陽能電池的產(chǎn)銷具備持續(xù)增長能力，石墨烯的出現(xiàn)正好為光伏產(chǎn)業(yè)中一些亟需解決的技術(shù)難題提供了解決方案，未來石墨烯在光伏行業(yè)大有可為。