比其他材料具有更优良的透光性,红宝石电容石墨烯具有诸多优异的性能
比其他材料具有更优良的透光性,红宝石电容石墨烯具有诸多优异的性能
红宝石电容石墨烯在太阳能电池中的应用太阳电池目前主要采用的透明电极材料是氧化铟锡,氟掺杂的氧化锡和掺杂的氧化锌,其中氧化铟锡已成为商业标准。目前氧化铟锡可见光范围的透过率为80%~90%,面电阻Rs为10~100Ω,随着透过率增加而面电阻增大。两者相互矛盾,因此需要开发具有合适透光率和电阻值的透明电极,以提高太阳能电池光电转换效率。石墨烯具有诸多优异的性能,比氧化铟锡拥有更好的综合品质,存在替代作为太阳能电池透明电极的可能性。在可见光谱区具有高透过率;石墨烯单层厚度仅为0.34nm,在可见光内,石墨烯的光吸收率与层数呈线性关系。超高的载流子迁移率[室温下可达2×105cm2/(V·s)];一方面即使载流子浓度较低,石墨烯的导电性也足够高,另一方面载流子浓度低则反射率低,相对容易穿过更大波长范围的光。说明石墨烯可以同时具备高透过率和良好的导电性,红宝石电容高机械强度特性和热、化学稳定性。许多学者已经利用石墨烯制备柔性透明电极,比其他材料具有更优良的透光性,可应用于太阳能电池中。Hsu等通过化学气相沉积法制备了大比表面积石墨烯材料,如将四氰基对醌二甲烷(Tetracyano-Quinodimethane, TCNQ)嵌入在两层石墨烯间进行掺杂制备三明治型复合材料,并作为聚合物太阳能电池中的透明电极。验证表明,将掺杂TCNQ的石墨烯电极与纯石墨烯电极相比较,其能量转换效率由0.45%增加到2.58%,方块电阻则降低了67%。Chang等研制了基于石墨烯/聚(3-辛基-噻吩)(P3OT)纳米复合材料的新型光电化学电池(Photoelectrochemical Cell, PEC)用于光伏太阳能转换。通过对比研究,掺杂石墨烯的P3OT薄膜显著改善了PEC电池的光电流,光电转换效率达到10倍以上,且石墨烯/P3OT纳米复合材料的开-关光电流比最高达到100。另外,光电化学电池的性能在很大程度上取决于石墨烯/P3OT纳米复合材料中石墨烯的含量和形态,当纳米复合材料中石墨烯质量比为5%时,光电转换效率最高。