得益于HZB硅光伏研究所的研究人员的新发现,石墨烯太阳能电池现在已接近现实。发现:石墨烯的许多令人印象深刻的特性,例如极高的导电性和“完全”透明性,显然不受硅薄膜应用的影响。这一发现意味着利用石墨烯的许多优良品质的薄膜光伏技术可能即将出现。
石墨烯被许多研究人员认为是太阳能电池中使用的透明接触层的“近乎完美”的候选材料,这要归功于该材料的“导电能力,而不会减少入射光量”。无论如何,这就是理论上的问题-在实际环境中对材料进行测试之前,还存在未知数。现在,这项新的研究使人们可以在现实条件下对石墨烯进行测试的日子更加接近了。
石墨烯沉积在玻璃基板上。尽管电荷载流子能够在该层中自由移动,但超薄层只有一个原子层厚(0.3埃,或0.03纳米)。即使石墨烯层被非晶硅或多晶硅覆盖,也可以保留此特性。马克·格鲁巴/ HZB
研究人员马克·格鲁巴(Marc Gluba)解释说:“如果将石墨烯掺入类似于硅基薄膜太阳能电池的层状结构中,我们将研究其石墨烯的导电性能如何变化,我们惊讶地发现这些性能实际上变化很小。”
柏林亥姆霍兹技术中心的新闻稿提供了有关研究的详细信息:
为此,他们将石墨烯生长在薄铜板上,然后将其转移到玻璃基板上,最后用硅薄膜涂覆。他们研究了常规硅薄膜技术中常用的两种不同版本:一个样品包含非晶硅层,其中的硅原子处于类似于硬化熔融玻璃的无序状态。其他样品包含多晶硅,以帮助他们观察标准结晶过程对石墨烯性能的影响。
即使顶层的形态由于被加热到几百摄氏度而完全改变,仍可以检测到石墨烯。
研究人员Norbert Nickel表示:“这是我们没想到的,但是我们的结果表明,即使石墨烯被硅覆盖,石墨烯仍然是石墨烯。”“使用霍尔效应对载流子迁移率的测量表明,嵌入的石墨烯层内电荷载流子的迁移率比传统的基于氧化锌的接触层大约30倍。”
Gluba补充说:“诚然,将只有一个原子层厚的薄接触层连接到外部接触是一个真正的挑战。我们仍需为此而努力。”
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