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氧化石墨烯能造出性能更优异的太阳能电池

2019-08-15 15:55:09来源:励志吧0次阅读

  加拿大萨省大学的亚历山大 莫维斯和安德瑞 赫特经过仔细研究后表示,氧化石墨烯或许能被用来制造性能更优异、更坚固耐用的太阳能电池。

  石墨烯是由单层碳原子采用蜂巢格组成的二维结构,最初由英国曼彻斯特大学的科学家安德烈 海姆和康斯坦丁 诺沃肖洛夫于2004年研制而成,他们也因此获得了2010年的诺贝尔物理学奖。赫特说: 石墨烯很薄,因此透明度很高;其导电能力很强;质地也非常坚硬;在空气中不会被腐蚀,也不会降解,性能超级稳定。

  所有这些特性使石墨烯成为制造太阳能电池的好选择,其极佳的透明性和导电能力或许可以解决太阳能电池面临的两大问题:首先,为了将光转变成有用的能量,需要好的导体;其次,太阳能电池也需要透明,让光能够透过。

  目前,市场上的大多数太阳能电池使用的是铟锡氧化物和不导电的玻璃保护层。赫特说: 铟非常罕见,因此很昂贵,这也是导致太阳能电池的身价居高不下的主要原因;而石墨烯可能会非常便宜,因为碳很丰富。

  不过,尽管石墨烯拥有良好的导电性,但其在收集太阳能电池内部产生的电流方面却差强人意,这也是赫特等人想方设法改变石墨烯使其更有用的原因。氧化石墨烯因此成了赫特的研究重点。

  据物理学家组织近道,他们将氧气送入碳格,使得到的氧化石墨烯的导电性减弱,但透明性和电荷收集能力增加。随后,赫特等人使用X射线散射技术以及美国能源部所属劳伦斯伯克利国家实验室的先进光源的8.0.1光束线,对依附到石墨烯格的氧化物如何改变石墨烯的性能以及其与携带电荷的石墨烯原子之间的相互作用进行了研究。

  研究发现,氧化石墨烯内每个不同的部分都拥有独特的电学标记。使用同步加速器,赫特能测量电子位于石墨烯的何处以及不同的氧化物群如何改变石墨烯的属性。另外,他也对氧化石墨烯如何衰减进行了研究,他发现,有些氧化群并不稳定,且能组合在一起撕破石墨烯的格;其他则能与水发生反应。如果氧化石墨烯设备中进水,它将被加热,水实际上会让氧化石墨烯燃烧,产生二氧化碳,这一点或许对厘清如何研制出持久耐用的太阳能电池非常重要。

  赫特表示,为了利用石墨烯制造太阳能电池,还需要进行更多类似的研究。

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