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1、透明太阳能电池贴上玻璃窗作者：大卫钱德勒发稿时间：2011-02-03 11:02:36点击：2090新技术用石墨烯制备的太阳能电池板，既柔韧又透明，增加了单位面积采光度的发电量，而且成本低性、透明性及低成本。有一种很有前景的方法可以制造廉价、轻质及柔韧性的有机太阳能电池，这就是使用 有机化合物(即，含碳化合物)代替昂贵、高纯度的硅。但是，一个艰难的问题阻碍了这种 电池的开发：研究人员已经经过一段艰难的时间寻找适当的材料，用以作为电极，来传输电 池的电流。特别是，一直就很难制备电极，因为采用的材料需要匹配有机太阳能电池的柔韧迄今为止，用于电极的标准材料是铟锡氧化物 (indium-tin-ox
2、ide)，简称ITO。但是铟价格高且 相对稀少，因此正在寻找适合的替代品。现在，麻省 理工(MIT)的一支研究人员已经提出了一个实用的 方法，就是使用一种可能的替代品，这种替代品的制 备采用低廉的普遍存在的碳。计划使用的材料就是石 墨烯，就是一种形式的结构碳，其中的原子形成一种 平整的薄片，只有一个原子厚，排列成六边形网状形 态。石墨烯结构，石墨烯是一种柔软 的材料，其制备是用碳原子排列 成一层，只有一个原子厚，如图 所示来源：麻省理工科技创业2010年12月17日，纳米技术(Nanotechnology)期刊出版了一篇文章，分析如何 把石墨烯作为电极应用于有机太阳能电池，作者是麻 省理工学院
3、的教授孔晶(JingKong)和弗拉基米尔布 劳韦(Vladimir Bulovi)，以及他们的两个学生和一 个博士后。石墨烯是透明的，因此由石墨烯制成的电极能够应用于透明有机太阳能电池，不会阻 挡任何射入的光线。此外，石墨烯像有机太阳能电池一样柔软，因此，部分安装要求是电 池面板要顺着建筑物的轮廓线，这种建筑物比如一定结构的屋顶。相比较而言，铟锡氧化物 则既硬又脆。最大难题是，要把石墨烯用作有机太阳能电池的电极，就要使这种材料附着于电池面 板。石墨烯疏水，因此，标准工艺制备电极是要在表面沉积这种材料，这要使用一种溶液， 但这种方法不能奏效。孔晶说，小组尝试许多方法来改变电池的表面性能，或者使
4、用其它溶液而不是水来沉 积表面的碳，但是这些方法都不可行。但是后来他们发现，“掺杂”表面一一也就是把一组 杂质引入面板表面 可以改变表面的行为方式，而且使石墨烯与表面结合的更牢固。事 实证明掺杂方法也能够改善材料的电导性。虽然，石墨烯电极的具体特性不同于它要取代的铟锡氧化物，但是它们在太阳能电池 中的综合性能很相似，孔晶说，柔韧、轻型有机太阳能电池带有石墨烯电极，就可开辟许多 不同的用途，这些都不可能使用目前的传统硅基太阳能板，她说。例如，由于其透明，它们 可直接用于窗户且不挡光，并且也能用于不规则的墙体或屋顶表面。此外，它们能叠放在其 它太阳能板上，增加给定面积所产生的能量。为了易于运输，它
5、们甚至可以折叠或卷曲。然 而，这个研究旨在考察如何用改装石墨烯，来代替太阳能板的两个电极中的一个，孔晶和她 同事们正尝试改装石墨烯以适应另外一个电极。此外，这种技术的广泛应用将需要新的，以 便大规模生产石墨烯，这是一个很活跃的研究领域。后续工作资金来自埃尼集团和麻省理工 (Eni-MIT)联合太阳能前沿中心(Alliance Solar Frontiers Center)及国家科学基金会 (NSF)研究基金。彼得普曼斯(Peter Peumans)是斯坦福大学(Stanford University)电机工程的 助理教授，他不从事这方面的研究工作。他说到有机太阳能电池要变得实用，只有开发透明 电极技术，这种既便宜又功能强大，超越了传统金属氧化物。普曼斯说，正研究其它可替代 的材料，但是这项工作代表着“非常重大进步”，就是使石墨烯成为一种可靠的替代性透明 电极。普曼斯说，“其他研究组织已经表明，石墨烯表现出良好地结合了透明性和薄膜电阻， 但是，没人能够达到一种性能，使石墨烯电极匹配传统金属氧化物(如ITO)电极装置。” “这项工作实质性地推动石墨烯成为首选替代品。”本文为麻省理工科技创业原创文章，未经书面许可，严禁转载使用。
