石墨烯电极增加了太阳能电池的柔韧性和透明度

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样品中心显示了由石墨烯电极制成的麻省理工学院的透明太阳能电池:边缘周围的图案是金属触点,用于连接探针以测量性能

样品中心显示了由石墨烯电极制成的麻省理工学院的透明太阳能电池:边缘周围的图案是金属触点,用于连接探针以测量性能 











太阳能电池板非常棒,但是可能有点让人眼花ore乱。当像特斯拉这样的公司将它们伪装成屋顶瓦片时,其他公司却在寻找使它们透明的方法,使它们可以隐藏在窗户,墙壁或其他表面上。现在,麻省理工学院的一个团队开发了太阳能电池,该太阳能电池不仅是隐形的,而且还具有柔性,这要归功于用其他材料制成的电极。– 石墨烯

有机太阳能电池的效率可能不如其硅基兄弟电池,但它们确实还有许多其他好处:它们更便宜,更容易制造,而且更轻,更灵活且具有潜在的透明度。的问题是,为了使器件能够在所有的实际,电极层往往色彩颜色的材料,并使其更薄正值的已经相对低的效率为代价。

输入每个人最喜欢的2D奇迹材料。石墨烯是极好的电导体,在薄片中只有一个原子厚,实际上是不可见的,并且可以使设备更薄。但是,用石墨烯制造透明太阳能电池面临着自身的挑战:即,使两个电极粘在一起并粘附在基板上,以及确保电子仅从石墨烯层中流出。

使用热量或胶水将底层石墨烯层粘附到基材上会损坏材料并降低其导电性,因此MIT团队开发了一种新技术。他们没有在石墨烯和基材之间施加粘合剂,而是在顶部喷涂了一层薄薄的乙烯-乙酸乙烯酯(EVA),将它们像胶带一样粘在一起而不是胶。该过程不仅使各层保持在一起,而且还出乎意料地解决了第二个问题。

该研究的合著者Yi Song说:“我们很幸运。” “由于我们用来制作顶部和底部电极的过程,因此恰好具有正确的功函数(电子流)。”

为了测试其创造力,该团队使用不同材料的电极制作了太阳能电池样品,并比较了它们的电流密度(CD)和功率转换效率(PCE)
为了测试其创造力,该团队使用不同材料的电极制作了太阳能电池样品,并比较了它们的电流密度(CD)和功率转换效率(PCE)

然后,研究小组将其石墨烯电极太阳能电池与由标准材料(如铝和铟锡氧化物(ITO))制成的其他太阳能电池进行了比较,这些材料建立在刚性玻璃和柔性基板上。石墨烯太阳能电池的功率转换效率(PCE)达到4.1%的峰值:远低于常规太阳能电池板,但比以前的透明太阳能电池要好得多

但正如预期的那样,该效率是石墨烯太阳能电池灵活且透明的折衷方案。在这方面,它们表现良好,可以在人类视野范围内透射近70%的光线。

该研究的主要作者金刚(Jing Kong)说:“这些值(透光率)在具有可比的功率转换效率的透明太阳能电池中是最高的。”

不过,根据研究人员的计算,这些石墨烯太阳能电池的效率可以提高到10%,而不会失去任何透明度,而这就是该项目的下一步。研究人员还在研究扩大系统覆盖窗户和墙壁的方法。

该研究发表在《先进能源材料》杂志上


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