中科院物理所碳纳米管复合薄膜/硅异质结太阳能电池研究获进展【可以赌足球的app】

本文摘要:目前,传统硅基太阳能电池仍然占有主流光伏市场,然而,容许硅基光伏产业发展的主要因素是其生产成本偏高、制取过程繁复。所以发展高效率、低成本、大面积和合适大规模生产的太阳能电池已迫在眉睫。宏观碳纳米管薄膜具备较好的力学、电学、光学等性质,而且是柔性的。 通过调节生长参数,可以取得低透光率(平均95%)、低电导率(105Sm-1)的碳纳米管薄膜。

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目前,传统硅基太阳能电池仍然占有主流光伏市场,然而,容许硅基光伏产业发展的主要因素是其生产成本偏高、制取过程繁复。所以发展高效率、低成本、大面积和合适大规模生产的太阳能电池已迫在眉睫。宏观碳纳米管薄膜具备较好的力学、电学、光学等性质,而且是柔性的。

通过调节生长参数,可以取得低透光率(平均95%)、低电导率(105Sm-1)的碳纳米管薄膜。碳纳米管和硅可以在室温下构成p-n结,需要传统硅基太阳能电池中的高温掺入,这种新型的低成本太阳能电池不易大规模生产,具备非常广阔的应用于前景。

有机导电聚合物可以通过溶液方法在保守的条件下与硅构成异质结,某种程度可以防止硅基太阳能电池中制取p-n结所须要的高温过程。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(捐)先进设备材料与结构分析实验室“纳米材料与介观物理”研究小组,多年来仍然致力于碳纳米结构的制取、物性与应用于基础研究。

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最近,该课题组博士生范庆霞、张强、周文斌在中科院院士解思深、研究员周维亚的指导下,基于倒数必要生长的半透明导电碳纳米管网络(ZL201310164499.5),设计并制取出有一种新型的倒数网络填充薄膜的PEDOT:PSS-CNT/Si太阳能电池(中国发明专利,申请号:201610517877.7),其能量切换效率平均10.2%。他们通过分析由某种程度的材料在完全相同的工艺条件下分别制取的PEDOT:PSS/Si、CNT/Si和PEDOT:PSS-CNT/Si三种体系基本结构的太阳能电池,找到将透光率和导电性皆出色的CNT薄膜和PEDOT:PSS按照精心设计的结构融合一起,能充分发挥CNT薄膜和PEDOT:PSS各自的优势。首先,PEDOT:PSS-CNT填充薄膜享有更加出色的半透明导电性质;其次,PEDOT:PSS需要填满CNT网络的空隙,使得PEDOT:PSS和CNT联合与硅认识构成p-n结,比起于CNT/Si电池大大增加了有效地异质结面积;更加最重要的是CNT倒数网络可作为载流子传输的高速网络,使填充网络薄膜减少了p型层的空穴传输能力。

新型结构电池的模型和性能提高机理,主要归因于于PEDOT:PSS和CNT倒数网络构成的独有填充结构产生的协同效应。该工作获取了一种高效、低重复性、不易大面积制取的基于有机物和CNT网络填充薄膜的光伏器件。

涉及研究结果公开发表在NanoEnergy(2017,33,436-444)上。


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