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

研究團隊利用石墨烯片作為保護層（GCEP）的銅柵極嵌入聚酰亞胺（CEP）薄膜，開發(fā)了一種基于柔性金屬柵極的混合電極平臺，該薄膜具有高導(dǎo)電性、優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和機械耐久性。這一進展也表明石墨烯作為保護層，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散的關(guān)鍵作用。

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

測試表明，新設(shè)計的能量轉(zhuǎn)換效率幾乎和普通太陽能電池一樣，有"石墨烯裝甲"保護的太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率為16.4%，而沒有裝甲的太陽能電池則為17.5%，并且它還能長時間保持這一效率，在1000小時后仍能保持97.5%以上的效率。

這項研究也證明，在金屬基電極和鈣鈦礦薄膜之間插入保護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散。此外，這項工作還為在PSCs中設(shè)計機械和化學(xué)性能穩(wěn)定的無ITO金屬輔助TCE平臺提供了一種有效的策略。



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