斯坦福大学的研究人员创造了第一个完全由碳制成的太阳能电池。这项技术突破为廉价，实用的替代方案提供了可能，以替代当前太阳能电池中有时使用的相当昂贵的材料。
斯坦福大学化学工程学教授鲍振安说：“碳有潜力以低成本提供高性能。”据我们所知，这是第一个演示工作中的太阳能电池的示例，该太阳能电池的所有成分均由碳制成。这项研究建立在我们实验室以前的工作之上。
与覆盖许多屋顶的刚性硅太阳能电池板相反，新的薄膜原型完全由可通过溶液涂覆的碳材料制成。鲍说：“也许将来我们可以看到替代市场，在建筑物，窗户或汽车的表面上涂覆柔性碳太阳能电池以发电。”新的涂覆技术还创造了大大减少当前制造量的可能性。这项费用与斯坦福大学研究生，博士后研究员马克·拉姆兹（Marc Ramuz）共同撰写的迈克尔·沃斯古里奇安（Michael Vosgueritchian）表示。
“加工硅基太阳能电池需要很多步骤，” Vosgueritchian解释说。“但是我们可以使用简单的涂覆方法来构建我们的整个设备，而无需昂贵的工具和机器。”
新的太阳能电池由吸收两层电极之间的阳光的光敏层组成。在当今的普通薄膜太阳能电池中，电极通常由导电金属和氧化铟锡（ITO）制成。“铟等材料稀缺，并且随着对太阳能电池，触摸屏面板和其他电子设备的需求的增长，其价格也越来越昂贵，” Bao说。“另一方面，碳价格低廉且富含地球。”
因此，在创建新的太阳能电池时，研究人员用石墨烯和碳纳米管代替了典型电极中使用的银和ITO。“碳纳米管具有非凡的电导率和光吸收特性，” Bao说。
活性层被碳纳米管和“布基球”所代替，它们是直径仅为一纳米的碳分子，形状像足球。研究团队已为新技术申请了专利。
Vosgueritchian说：“从上到下，我们太阳能电池中的每个组件都是由碳材料制成的。”“其他小组报告说制造全碳太阳能电池，但他们只是指中间的活性层，而不是电极。”
但是，全碳原型有一个缺点-它大部分仅吸收近红外波长的光。这导致实验室效率仅为1％左右。鲍说：“显然，要提高效率还有很长的路要走。”“但是，有了更好的材料和更好的加工技术，我们预计效率将大大提高。”
研究人员目前正在尝试各种碳纳米材料，以提高效率。
但是提高效率可能不是立即必要的，因为这些新型太阳能电池具有在极端环境中运行的显着优势，因此有可能在其中自己占一席之地。
“用碳制成的材料非常坚固，”包说。“它们在接近华氏1,100度的气温下保持稳定。”
Vosgueritchian说：“我们相信全碳太阳能电池可以在极端环境下使用，例如高温或高物理压力。”“但是很显然，我们希望获得最高的效率，并且正在研究改善设备的方法。”
该研究刚刚于10月31日在ACS Nano杂志的网络版上发表。
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