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“坚不可摧”!“石墨烯装甲”可让过氧化物太阳能电池更耐用

发表于:2020-07-07 14:50:34    

来源:能源微报

过氧化硅正在成为一种很有前途的太阳能电池材料,但它存在一些耐久性问题。现在,工程师们已经开发出一种新的电极,利用 "石墨烯装甲"的保护层,可以让它们工作更加稳定。在短短10年左右的时间里,过氧化物太阳能电池的发展速度非常快,已经或多或少地赶上了硅的几十年的发展速度,效率达到了20%左右。其优势在于,过氧化物更便宜,更容易批量生产,而且可以直接印刷或喷涂到表面。

但凡事皆不完美,有一个问题源自于稳定性。过氧化物很容易被来自太阳能电池中的金属氧化物电极的离子所降解。但现在,韩国蔚山国立科学技术研究院(UNIST)的工程师们已经找到了保护过氧化物的方法,而这个秘密成分就是材料学家们最喜欢的神奇石墨烯。


石墨烯是一种由碳原子组成的二维晶格,它透明、超强、导电。这使它可以用于各种用途,在这个案例里,它可以帮助光子和电子通过,但阻挡金属离子。

该团队将石墨烯铜网格嵌入聚酰亚胺(GCEP),制成一种全新材料薄膜,将其放置于金属电极和过氧化物之间。这层薄膜允许太阳光通过过氧化物,将能量转化为电子,然后通过GCEP传回金属电极,再传出去储存和使用。

测试表明,新设计的能量转换效率几乎和普通太阳能电池一样,有 "石墨烯装甲 "保护的太阳能电池的功率转换效率为16.4%,而没有装甲的太阳能电池则为17.5%,并且它还能长时间保持这一效率,在1000小时后仍能保持97.5%以上的效率。

其他优势也很明显,研究小组发现,新电池更加稳定,金属离子向过氧化物层的扩散更少。另外,石墨烯层还能阻挡紫外线和近紫外线,防止这些波长的光造成损害。新的太阳能电池也更加灵活。在经过5000多次弯曲测试后,它仍然保留了94%的初始效率,这可以使它在为可穿戴电子产品供电时发挥作用。

该研究发表在《纳米通讯》杂志上。

责任编辑:肖舟

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