石墨烯“進軍”太陽能電池

近日，美國麻省理工學院的研究人員研制出一種在柔性石墨烯片上涂覆納米線的新辦法。這種辦法可以加工出低成本、透亮以及柔韌性佳的太陽能電池，能夠在窗戶、屋頂以及其他物體的表面使用。

石墨烯片納米涂層示意圖

這項最新研究成果發表在近期的《納米快報》雜志上，共同撰寫者包括麻省理工學院博士后樸慧星和張勝根（音譯），材料科學與工程專業副教授塞爾維潔bull格瑞特克，以及其他8位來自麻省理工學院的研究人員。

目前大多數太陽能電池由硅制成，由于硅需要高度純化后再制成晶體并切成薄片，導致價格一直比較昂貴。許多研究人員都在探討硅的替代品，如納米結構或者混合太陽能電池，而銦錫氧化物（ITO）是這些新型太陽能電池使用的一種透亮電極。

格瑞特克說：目前，ITO是透亮電極材料的首選，如在觸摸屏幕智能手機上使用。但是該化合物中銦的價格高昂，而石墨烯則由無處不在、價格低廉的碳所組成。

格瑞特克表示，石墨烯可能是替代ITO的新材料。除了成本較低外，它還有諸如柔韌性佳、重量輕、機械強度與化學穩定性高等優勢。

由于石墨的穩定性和惰性結構，要筆直在純凈石墨烯的表面構建半導體納米結構而又不影響其電性能和結構，具有較高的挑戰性。因此格瑞特克及其團隊使用了一系列聚合物涂層來改變石墨烯的屬性，使其能夠粘合氧化鋅納米線層，然后再傾覆上應和光波的硫化物量子點或者一種被稱為P3HT的材料聚合物。

格瑞特克說：盡管進行了修改，但是石墨烯的先天屬性依然保持不變，是一種有著顯著優點的復合材料。

麻省理工學院的團隊已經證實，電極分別基于石墨烯與ITO的設備在效率方面具有可比性。在傾覆硫化物量子點的情況下，雖然石墨烯的功率轉換效率比通用的硅電池低4.2%，但今后在特殊用途中將具有競爭力。

此外，研究報告的第一作者、麻省理工學院材料科學與工程學系博士后張勝根表示，不同于其他溫度一直繼續升高的半導體，涂層氧化鋅納米線的石墨電極完全可以將溫度控制在175攝氏度以下。

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