美创造石墨烯太阳能电池能量转化率纪录

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2012/05/26

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物理知识

中国科技网华盛顿5月24日电在工业界看来，石墨烯太阳能电池是未来获得廉价且耐用太阳能电池的最佳途径之一，但是过去的试验发现，石墨烯太阳能电池的能量转换效率仅约为2.9%。美国佛罗里达大学物理学研究人员24日表示，他们通过对石墨烯材料进行掺杂处理，获得了具有能量转化率高的掺杂石墨烯太阳能电池。

据研究人员介绍，石墨烯材料掺杂处理所用的物质为三氟甲基磺酰胺（简称TFSA），掺杂后的石墨烯太阳能电池的能量转化率高达8.6%，创造了石墨烯太阳能电池能量转换的纪录。他们的研究成果刊登在《纳米通信》网站上。

研究生缪晓常（英译）在分析能量转化率提高的原因时表示，掺杂导致石墨烯薄膜导电能力更强同时提高了电池内的电位，这让石墨烯太阳能电池的光电转换效率更高。同过去人们尝试的掺杂物相比，新的掺杂物TFSA性能稳定，即作用持续时间长。缪晓常和同事在实验室研发的掺杂石墨烯太阳能电池为镶有金边的5毫米见方的小窗，小窗由硅材料表面镀单层石墨烯组成。

石墨烯和硅结合时形成了电子单向导通的肖特基结，在光照时，它是石墨烯太阳能电池中实现光电转换的区域。肖特基结通常由半导体表面镀金属而成，但是佛罗里达大学生物和工程纳米学研究所2011年发现，石墨烯材料能够代替金属与半导体形成肖特基结。

佛罗里达大学著名物理学教授亚瑟·赫巴德说，与普通金属不同，石墨烯是透明和柔性材料，它具有极大的潜力成为太阳能电池的重要组成部分。人们希望在未来，太阳能电池能够用于建筑外部和其他产品中。他同时认为，石墨烯太阳能电池的能量转化率能够通过如此简单且廉价的处理方法得以提高，展现了其光明前景。

研究人员表示，如果石墨烯太阳能电池的能量转化率达到10%，且保持生产成本足够低，那么它们将成为市场上有力的竞争者。

佛罗里达大学目前研发的石墨烯太阳能电池样品的基底是硅半导体材料，用于大规模产品生产并不经济。不过，赫巴德表示，他看好将掺杂石墨烯与更廉价、更具有柔性的基底材料相结合，这些基底材料包括全球众多实验室正在开发的高分子膜。（记者毛黎）

总编辑圈点

石墨烯及其衍生物的研究已广为人知。本研究通过新的技术工艺，不仅造就了迄今最高效的石墨烯基太阳能电池，也指出了一个重要的研究方向，并描绘了一幅非常诱人的应用前景。我们相信，这只是一个起点，石墨烯很快会成为一种充满无限可能的革命性材料：除了已经在研究中的太阳能电池、超薄防弹衣、天文望远镜、高强度航空材料、高性能储能和传感器材料等，还有更富想象力的太空电梯。当然，前提还是基础研究的进一步深入。

《科技日报》（2012-05-26 一版）