中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家實(shí)驗室（籌）先進(jìn)材料與結構分析實(shí)驗室“納米材料與介觀(guān)物理”研究小組，多年來(lái)一直致力于碳納米結構的制備、物性與應用基礎研究。最近，該課題組博士生范慶霞、張強、周文斌在中科院院士解思深、研究員周維亞的指導下，基于連續直接生長(cháng)的透明導電碳納米管網(wǎng)絡(luò )，設計并制備出一種新型的連續網(wǎng)絡(luò )復合薄膜的太陽(yáng)能電池，其能量轉換效率可達10.2%。
目前，傳統硅基太陽(yáng)能電池依然占據主流光伏市場(chǎng)，然而，限制硅基光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素是其生產(chǎn)成本偏高、制備過(guò)程繁瑣。所以發(fā)展高效率、低成本、大面積和適合大規模生產(chǎn)的太陽(yáng)能電池已迫在眉睫。宏觀(guān)碳納米管薄膜具有良好的力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等性質(zhì)，而且是柔性的。通過(guò)調節生長(cháng)參數，可以獲得高透光率（可達95%）、高電導率（105S m-1）的碳納米管薄膜。碳納米管和硅可以在室溫下形成p-n結，無(wú)需傳統硅基太陽(yáng)能電池中的高溫摻雜，這種新型的低成本太陽(yáng)能電池易大規模生產(chǎn)，具有非常廣闊的應用前景。有機導電聚合物可以通過(guò)溶液方法在溫和的條件下與硅形成異質(zhì)結，同樣可以避免硅基太陽(yáng)能電池中制備p-n結所需的高溫過(guò)程。
該課題組通過(guò)分析由同樣的材料在相同的工藝條件下分別制備的PEDOT:PSS/Si、CNT/Si和PEDOT:PSS-CNT/Si三種體系基本結構的太陽(yáng)能電池，發(fā)現將透光率和導電性均優(yōu)異的CNT薄膜和PEDOT:PSS按照精心設計的結構結合起來(lái)，能充分發(fā)揮CNT薄膜和PEDOT:PSS各自的優(yōu)勢。首先，PEDOT:PSS-CNT復合薄膜擁有更優(yōu)異的透明導電性質(zhì)；其次，PEDOT:PSS能夠填充CNT網(wǎng)絡(luò )的空隙，使得PEDOT:PSS和CNT共同與硅接觸形成p-n結，相比于CNT/Si電池大大增加了有效異質(zhì)結面積；更重要的是CNT連續網(wǎng)絡(luò )可作為載流子傳輸的高速網(wǎng)絡(luò )，使復合網(wǎng)絡(luò )薄膜增加了p型層的空穴傳輸能力。新型結構電池的模型和性能提升機理，主要歸結于PEDOT:PSS和CNT連續網(wǎng)絡(luò )形成的獨特復合結構產(chǎn)生的協(xié)同效應。
該工作提供了一種高效、高重復性、易大面積制備的基于有機物和CNT網(wǎng)絡(luò )復合薄膜的光伏器件。
資料來(lái)源：中國科技網(wǎng)
更多精彩！歡迎掃描下方二維碼關(guān)注中國粉體技術(shù)網(wǎng)官方微信（粉體技術(shù)網(wǎng)）
|
