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    活性炭太阳能电池

    来源:韩研活性炭网 作者:韩研活性炭网 2017-12-27

      活性炭太阳能电池,以前认为活性炭和纳米炭管或其他碳纳米材料不太适合制造高效的太阳能电池。其主要原因是活性炭在单一手性或直径范围内难以分离,只能是半导体或金属类型,因此很难以可控的方式使用纳米管。尽管活性炭加工技术的进步已经开启了使用活性炭片作为光伏吸收体的大门,但其他碳纳米材料也有类似的考虑。尽管如此,作为光伏活性层材料的活性炭的潜力尚未被探索。

      纳米活性炭基光伏上发表的新作品现已显示,完全由活性炭纳米材料制成的薄膜太阳能电池可以达到类似于其聚合物太阳能电池的效率最初的研究阶段(十年前),但光稳定性大大提高,这是从溶液沉积聚合物和其他太阳能电池的一个关键问题。

      活性炭材料的使用对于实现耐光(即耐用)薄膜太阳能电池具有很大的希望,我们的工作所展示的器件是这种类型的第一个高效器件,但是还有很大的优化余地传统太阳能电池的电池活性层只有100nm厚,1-100μm,而且电池可以从溶液中沉积,因此保留了聚合物基太阳能电池的所有制造优势,但吸收率更高,运输特性和光稳定性-这意味着这些太阳能电池在暴露在光线和空气中时不会降解,与基于聚合物的太阳能电池相比。

      活性炭材料是光伏太阳能电池的优秀候选者:自然界中含量高,具有高光吸收性,并保持优异的热稳定性和光稳定性。其灵感来源于一般的碳纳米材料可以是金属或半导体,只需要一种金属和一种半导体来制造太阳能电池。

      实验中使用活性炭材料的各种混合物,研究人员实现了最大效率为1.3%,由碳70富勒烯衍生物(95%),还原氧化活性炭(2%),直径1.2-1.7nm(3%)的活性炭纳米管。

      据研究介绍,活性层不含其他组分,如共轭聚合物或小分子,活性层中的原子碳浓度高达80-90原子%,碳浓度为40-50原子%典型的基于P3HT聚合物的太阳能电池。不含共轭聚合物或小分子的碳基光伏活性层构成了一个有前途的新颖的方向,可用于光稳定,高效率,可溶液处理的薄膜太阳能电池,适用于大规模生产。候选活性层材料并不局限于纳米管和富勒烯,正如我们的工作所显示的那样,而是涵盖了大量合适的碳化合物,但尚未开发出用于薄膜太阳能电池的潜力。

      碳是一种高度地球丰富的材料,我们为了能源目的而使用的材料并不是最理想的,比如说采用煤炭燃烧它会产生众所周知的负面环境影响,即使在现代化的工厂里,发电量也相对较低,我们的梦想是将煤炭转化为平方英里的超薄,高效和耐用的太阳能电池,而且不会对环境造成影响。尽管活性炭价格低廉,但在全活性炭太阳能电池可以批量生产之前仍有一段路要走。其中之一就是使用超纯的单壁活性炭纳米管-这种活性炭纳米管目前还不常用,而且价格昂贵。

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