來(lái)源：韓研活性炭網(wǎng) 作者：韓研活性炭網(wǎng) 2017-12-27
活性炭太陽(yáng)能電池，以前認(rèn)為活性炭和納米炭管或其他碳納米材料不太適合制造高效的太陽(yáng)能電池。其主要原因是活性炭在單一手性或直徑范圍內(nèi)難以分離，只能是半導(dǎo)體或金屬類型，因此很難以可控的方式使用納米管。盡管活性炭加工技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)開(kāi)啟了使用活性炭片作為光伏吸收體的大門(mén)，但其他碳納米材料也有類似的考慮。盡管如此，作為光伏活性層材料的活性炭的潛力尚未被探索。
納米活性炭基光伏上發(fā)表的新作品現(xiàn)已顯示，完全由活性炭納米材料制成的薄膜太陽(yáng)能電池可以達(dá)到類似于其聚合物太陽(yáng)能電池的效率最初的研究階段(十年前)，但光穩(wěn)定性大大提高，這是從溶液沉積聚合物和其他太陽(yáng)能電池的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。
活性炭材料的使用對(duì)于實(shí)現(xiàn)耐光(即耐用)薄膜太陽(yáng)能電池具有很大的希望，我們的工作所展示的器件是這種類型的第一個(gè)高效器件，但是還有很大的優(yōu)化余地傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池的電池活性層只有100nm厚，1-100μm，而且電池可以從溶液中沉積，因此保留了聚合物基太陽(yáng)能電池的所有制造優(yōu)勢(shì)，但吸收率更高，運(yùn)輸特性和光穩(wěn)定性-這意味著這些太陽(yáng)能電池在暴露在光線和空氣中時(shí)不會(huì)降解，與基于聚合物的太陽(yáng)能電池相比。
活性炭材料是光伏太陽(yáng)能電池的優(yōu)秀候選者：自然界中含量高，具有高光吸收性，并保持優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性。其靈感來(lái)源于一般的碳納米材料可以是金屬或半導(dǎo)體，只需要一種金屬和一種半導(dǎo)體來(lái)制造太陽(yáng)能電池。
實(shí)驗(yàn)中使用活性炭材料的各種混合物，研究人員實(shí)現(xiàn)了最大效率為1.3%，由碳70富勒烯衍生物(95%)，還原氧化活性炭(2%)，直徑1.2-1.7nm(3%)的活性炭納米管。
據(jù)研究介紹，活性層不含其他組分，如共軛聚合物或小分子，活性層中的原子碳濃度高達(dá)80-90原子%，碳濃度為40-50原子%典型的基于P3HT聚合物的太陽(yáng)能電池。不含共軛聚合物或小分子的碳基光伏活性層構(gòu)成了一個(gè)有前途的新穎的方向，可用于光穩(wěn)定，高效率，可溶液處理的薄膜太陽(yáng)能電池，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。候選活性層材料并不局限于納米管和富勒烯，正如我們的工作所顯示的那樣，而是涵蓋了大量合適的碳化合物，但尚未開(kāi)發(fā)出用于薄膜太陽(yáng)能電池的潛力。
碳是一種高度地球豐富的材料，我們?yōu)榱四茉茨康亩褂玫牟牧喜⒉皇亲罾硐氲模热缯f(shuō)采用煤炭燃燒它會(huì)產(chǎn)生眾所周知的負(fù)面環(huán)境影響，即使在現(xiàn)代化的工廠里，發(fā)電量也相對(duì)較低，我們的夢(mèng)想是將煤炭轉(zhuǎn)化為平方英里的超薄，高效和耐用的太陽(yáng)能電池，而且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。盡管活性炭?jī)r(jià)格低廉，但在全活性炭太陽(yáng)能電池可以批量生產(chǎn)之前仍有一段路要走。其中之一就是使用超純的單壁活性炭納米管-這種活性炭納米管目前還不常用，而且價(jià)格昂貴。
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