「石墨烯裝甲」可讓過氧化物太陽能電池更耐用
2020-07-06 環球網來源：cnBeta.COM
過氧化矽正在成為一種很有前途的太陽能電池材料，但它存在一些耐久性問題。現在，工程師們已經開發出一種新的電極，利用 "石墨烯裝甲"的保護層，可以讓它們工作更加穩定。在短短10年左右的時間裡，過氧化物太陽能電池的發展速度非常快，已經或多或少地趕上了矽的幾十年的發展速度，效率達到了20%左右。其優勢在於，過氧化物更便宜，更容易批量生產，而且可以直接印刷或噴塗到表面。
但凡事皆不完美，有一個問題源自於穩定性。過氧化物很容易被來自太陽能電池中的金屬氧化物電極的離子所降解。但現在，韓國蔚山國立科學技術研究院（UNIST）的工程師們已經找到了保護過氧化物的方法，而這個秘密成分就是材料學家們最喜歡的神奇石墨烯。
石墨烯是一種由碳原子組成的二維晶格，它透明、超強、導電。這使它可以用於各種用途，在這個案例裡，它可以幫助光子和電子通過，但阻擋金屬離子。
該團隊將石墨烯銅網格嵌入聚醯亞胺（GCEP），製成一種全新材料薄膜，將其放置於金屬電極和過氧化物之間。這層薄膜允許太陽光通過過氧化物，將能量轉化為電子，然後通過GCEP傳回金屬電極，再傳出去儲存和使用。
測試表明，新設計的能量轉換效率幾乎和普通太陽能電池一樣，有 "石墨烯裝甲 "保護的太陽能電池的功率轉換效率為16.4%，而沒有裝甲的太陽能電池則為17.5%，並且它還能長時間保持這一效率，在1000小時後仍能保持97.5%以上的效率。
其他優勢也很明顯，研究小組發現，新電池更加穩定，金屬離子向過氧化物層的擴散更少。另外，石墨烯層還能阻擋紫外線和近紫外線，防止這些波長的光造成損害。新的太陽能電池也更加靈活。在經過5000多次彎曲測試後，它仍然保留了94%的初始效率，這可以使它在為可穿戴電子產品供電時發揮作用。
該研究發表在《納米通訊》雜誌上。
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