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MIT開發石墨烯新製程 提高有機太陽電池功率約36倍
 

【CTIMES/SmartAuto 報導】   2020年06月15日 星期一

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麻省理工學院(MIT)的研究人員開發出一種新方法,可以改善以CVD製程生長的單層石墨烯之電氣性能,該方法可用於生產更高效,更穩定的超輕量有機太陽電池。他們藉由卷對卷轉印技術開發透明的石墨烯電極。

由MIT的研究小組所開發的超薄石墨烯片的厚度小於奈米級,可將其用於有機太陽電池專用透明電極。科學家聲稱,使用他們的方法轉印的石墨烯已經取代了常用的銦錫氧化物(ITO),並使得所製造出來的超輕且穩定的有機太陽電池的效率達到了5.86%。

光電協進會郭燦輝指出,石墨烯是一種碳的形式,其原子排列成扁平的六邊形陣列,具有極佳的電氣與機械性能,在物理上具有彈性,並且因為材料容易取得,因此可大幅降低價格。

據科學家表示,在這項工作中,他們不僅使用CVD-聚對二甲苯(parylene)開發了石墨烯的捲對捲轉印製程,因此可在更大的面積上實現了更高的導電率,而且同時因為採用聚對二甲苯作為超薄基材來製造一般環境下穩定的有機太陽電池,所以能夠提升石墨烯的產品特性,減少缺陷數量。

該小組使用捲對捲轉印技術將石墨烯從其原生的銅基板中釋放出來。在此過程中,聚對二甲苯層是最常見的用作水分和介電屏障的聚合物之一,它被沉積在以化學氣相沉積(CVD)成長的石墨烯/銅箔上。為了在聚合物可撓性基板上轉印石墨烯並減少薄膜斷裂與撕裂的情況發生,可在石墨烯與可撓性聚合物基板之間採用層壓的製程。

科學家表示,在聚對二甲苯層上新形成的石墨烯層被應用到太陽電池的兩個電極之一,而另一聚對二甲苯層用來作為裝置基板。在可見光下,對於石墨烯膜,電池的透光率約為90%。與基於ITO的最新裝置相比,基於石墨烯的太陽電池原型每單位重量的輸出功率提高了約36倍。研究人員還說,他們還在透明電極的每單位面積上所使用的材料量為原來的1/200。

關鍵字: 太陽電池  石墨烯  光電協進會 
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