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物理学家创石墨烯太阳能电池效率新纪录  

2012-06-12 17:32:46|  分类: 太阳能技术 |  标签: |举报 |字号 订阅

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据《科学日报》(ScienceDaily)2012年5月24日报道,美国佛罗里达大学(University of Florida)物理系的研究人员,在他们的实验室中创建一种新型掺杂石墨烯太阳能电池,获得了前所未有的太阳能转换效率。
石墨烯太阳能电池廉价、耐用,在未来太阳能发电使用的太阳能电池业界寄予厚望。但以前的尝试使用石墨烯是只有单个原子厚的碳原子蜂窝型晶格,太阳能电池的电源转换效率仅有2.9%。佛罗里达大学的研究团队,使其太阳能转化效率能够实现破纪录而达到8.6%,这项研究结果2012年5月2日在《纳米快报》网站发表(Xiaochang Miao, Sefaattin Tongay, Maureen K. Petterson, Kara Berke, Andrew G. Rinzler, Bill R. Appleton, and Arthur F. Hebard. High Efficiency Graphene Solar Cells by Chemical Doping,Nano Lett., DOI: 10.1021/nl204414u)。
苗小昌(音译Xiaochang Miao)是第一作者,她是佛罗里达大学物理系的研究生。掺杂使石墨烯薄膜的导电性和电池的电势增加,使得它更有效地将太阳能转换成电能,而不像其他过去使用过的掺杂,TFSA(三氟甲烷磺酰胺,trifluoromethanesulfonyl-amide)是稳定的,其效果是持久的。
苗女士和她的同事在实验室中创造的太阳能电池,看起来像黄金镶的5 mm2的窗口。该窗口是涂了单层石墨烯的圆形硅晶片,也是发生神奇的地方。
石墨烯和硅当他们结合到一起时,形成肖特基结(Schottky junction),当太阳光线照射时,电子沿一定方向流动形成直流电。肖特基结是由在半导体材料上形成金属分层而构成的,但佛罗里达大学纳米医学和工程技术研究所的研究人员在2011年发现,石墨烯适合替代金属。石墨烯又不同于传统的金属,它相金属材料一样可以弯曲,但是金属材料不透明,而石墨烯是透明的,所以石墨烯具有很大的潜力,是一个在太阳能电池中的重要组成部分,大家希望在未来看到将石墨烯太阳能电池纳入到建筑物外墙和其他应用,使太阳能用于照明、采暖等其他日常使用成为可能,当然提高转化效率,降低太阳能电池的生产成本是未来推广应用的关键所在。如果石墨烯的太阳能电池能够达到10%的转换效率,生产成本能够进一步降低,未来使用大有希望。
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