石墨烯制备新型高效太阳能电池

2020-04-08      1029 次浏览

示意图:电子转移途径在剥离的石墨烯/锌酞菁类混合体中的情形


极高的电子迁移率使石墨烯具有理想的条件,电子穿过石墨烯时,大约有100倍的迁移率,这是比较硅而言,石墨烯还具有卓越的强度,而且事实上,它几乎是透明的(2.3%的光可被吸收;97.7%的光可被传输),这些都使它成为理想的候选材料,可用于光伏领域,超薄透明石墨烯膜就可替代金属氧化物电极。因此,它可能是一种很前途的替代材料,可替代铟锡氧化物(ITO:indiumtinoxide),铟锡氧化物是目前标准的透明电极材料,石墨烯用作电极,可用于液晶显示器,太阳能电池,iPad和智能手机使用的触摸屏,以及有机发光二极管(OLED)显示器,这种显示器用于电视和计算机。


但是,最近的研究表明,掺杂是必要的,为的是利用石墨烯的全部潜力。这一挑战关于研究人员而言,就是要找到适当的制造技术,制备高质量石墨烯片,使它具有高度的电荷迁移率(chargemobilities)。


德国和西班牙的一个研究小组最近发表了一篇论文,发表在《应用化学国际版》(AngewandteChemieInternationalEdition),题为《实现可调石墨烯/酞菁-PPV混合动力系统》(TowardsTunableGraphene/Phthalocyanine–PPVHybridSystems),他们提出了一种化学方法,制成非共价(non-covalently)功能性石墨烯,这种材料出现于可大量获得的低价天然石墨。


到目前为止,功能性分子要根据光活性基团(photo-activegroups)引入,这要与石墨烯氧化物相互用途,因此,就不得不忍受苛刻的还原条件(reductionconditions),获得非共价功能化石墨烯氧化物,珍妮•马里格说(JennyMalig),他是论文的第一作者。我们方法的优势是直接剥离石墨烯,这要采用超声处理和伴随的非共价功能化,依靠的是感光分光表征(photospectroscopicalcharacterization)溶液。


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