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過(guò)氧化硅正在成為一種具有巨大發(fā)展前景的太陽(yáng)能電池材料，但它存在一些耐久性問(wèn)題。日前，來(lái)自南加州大學(xué)能源與化學(xué)工程學(xué)院的樸惠生教授和他的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種新的電極，可以大大提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSCs）的穩(wěn)定性，由于其成本低、功率轉(zhuǎn)換效率高，將成為下一代太陽(yáng)能電池最有希望的候選電池。

研究團(tuán)隊(duì)利用石墨烯片作為保護(hù)層（GCEP）的銅柵極嵌入聚酰亞胺（CEP）薄膜，開(kāi)發(fā)了一種基于柔性金屬柵極的混合電極平臺(tái)，該薄膜具有高導(dǎo)電性、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械耐久性。這一進(jìn)展也表明石墨烯作為保護(hù)層，在防止金屬誘導(dǎo)降解和鹵化物在電極和鈣鈦礦層之間擴(kuò)散的關(guān)鍵作用。

隨后，研究人員將其放置于金屬電極和過(guò)氧化物之間。這層薄膜允許太陽(yáng)光通過(guò)過(guò)氧化物，將能量轉(zhuǎn)化為電子，然后通過(guò)GCEP傳回金屬電極，再傳出去儲(chǔ)存和使用。

測(cè)試表明，新設(shè)計(jì)的能量轉(zhuǎn)換效率幾乎和普通太陽(yáng)能電池一樣，有"石墨烯裝甲"保護(hù)的太陽(yáng)能電池的功率轉(zhuǎn)換效率為16.4%，而沒(méi)有裝甲的太陽(yáng)能電池則為17.5%，并且它還能長(zhǎng)時(shí)間保持這一效率，在1000小時(shí)后仍能保持97.5%以上的效率。

這項(xiàng)研究也證明，在金屬基電極和鈣鈦礦薄膜之間插入保護(hù)層可以防止金屬誘導(dǎo)的降解，而石墨烯作為這一層，可以有效地抑制金屬和鹵化物離子的擴(kuò)散。此外，這項(xiàng)工作還為在PSCs中設(shè)計(jì)機(jī)械和化學(xué)性能穩(wěn)定的無(wú)ITO金屬輔助TCE平臺(tái)提供了一種有效的策略。



原標(biāo)題:陳根：“石墨烯裝甲”，或?qū)⒊霈F(xiàn)下一代太陽(yáng)能電池候選電池