石墨烯在太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的應用

發(fā)布時(shí)間：2019-05-29

? ? ? ?目前廣泛應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、熱穩定性較差、易碎，同時(shí)在使用時(shí)需要在其表面鍍一層鉑來(lái)提高其導電性，大大增加了制備成本。而石墨烯幾乎對所有紅外線(xiàn)具有高透明性，有利于提升光能利用率。透光率升高會(huì )導致載流子密度降低，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(diǎn)。

? ? ? ?石墨烯具有良好的電學(xué)性能，可以作為太陽(yáng)能電池中的受體材料。石墨烯可以和有機聚合物材料復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(jìn)一步提升電子導電率。石墨烯作為受體材料時(shí)，其結構上的缺陷將會(huì )降低電子傳輸能力，增加電子空穴的復合，無(wú)法顯著(zhù)提高電池的光電轉換效率，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(diǎn)。

? ? ? ?另外，石墨烯材料也被應用到各類(lèi)太陽(yáng)能電池的光陽(yáng)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)結的形成，且有效提升電池的光電轉換效率。在染料敏化太陽(yáng)能電池中，將石墨烯與二氧化鈦形成復合物作為光陽(yáng)極，意在充分利用二者的優(yōu)點(diǎn)，改善電子傳輸速度，降低電子空穴的復合，進(jìn)一步增加光陽(yáng)極對染料的吸附，提高光電轉換效率。

? ? ? ?大量研究表明石墨烯應用于太陽(yáng)能電池的優(yōu)越性和可行性，盡管光伏產(chǎn)業(yè)在過(guò)去幾年經(jīng)歷了大起大落，但隨著(zhù)國家對新能源開(kāi)發(fā)利用的重視程度，太陽(yáng)能電池的產(chǎn)銷(xiāo)具備持續增長(cháng)能力，石墨烯的出現正好為光伏產(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(lái)石墨烯在光伏行業(yè)大有可為。