微波技术可以有效提升染料敏化太阳能电池效率

发表时间:2018-08-16 10:39来源:新材料在线

文章来源:新材料在线

近日,澳大利亚弗林德斯大学进行了基于磷元素掺杂的简单快速微波实验,实验的成功也正式开启了制造更实惠、更高效的超薄太阳能电池的想象之门。

在我们这个急需成本便宜的可持续能源解决方案的世界里,弗林德斯大学的纳米技术研究人员成功制作了只有几个原子厚度的磷掺杂薄晶片。Phosphorene(磷烷)是一种二维的片状磷,它不仅可以有效提高目前广泛研究的染料敏化太阳能电池(DSSC)的能量容量,而且可以消除电池对昂贵的铂元素的需求。

这个由Joseph Shapter教授领导的研究小组宣称,这种只有几层厚约几十亿分之一米的磷薄片,可以提高某些类型光伏电池的效率。

基于碳纳米管和硅的太阳能电池具有更便宜的成本和更方便的制造技术,因此有望成为晶体硅太阳能电池的有效替代品。 然而,这种新型太阳能电池目前将太阳光转化为电能的效率仍然不够高。

科学界正在进行的研究之一便是在太阳能电池中插入一层超薄的磷纳米薄片,这种纳米薄片本身的性质非常适合用于提高太阳能电池效率。弗林德斯大学开发的用于生产纳米磷片方法,只需要将磷浸入到特殊的液体中,并将其暴露于微波中保持10分钟即可,而此前公认的有效处理方案需要15小时才能制得纳米磷薄片。

他们这种关于利用微波技术生产磷烯的方法,已整理并发表在国际主要化学期刊Angewandte Chemie,Advanced Functional Materials and Small Methods杂志上。

这个澳大利亚团队使用微波技术生成磷烯进而制造的染料敏化太阳能电池,有着8.31%的超高光电转化效率,这种转化效率已经超过了基于铂金属的太阳能电池。

染料敏化太阳能电池是一种半柔性和半透明的薄膜太阳能电池,其制造技术简单,但生产受到铂和钌等昂贵组件的限制。

在他们的第二项研究中,该团队再次使用快速有效的微波方法制造高质量的磷光片,然后将其添加到碳纳米管-硅太阳能电池中,结果显示电池光电转化效率得到明显改善。

来自弗林德斯科学与工程学院,同时也是文章的共同作者Christopher Gibson博士说道:“这些充满希望的早期实验结果,证明了我们利用微波技术和其他溶剂进行掺杂的研究是正确的,它将有助于我们提高磷氢化合物的稳定性和耐久性,并使我们能够研究如何为可能的商业化应用生产更多的磷烯。”