氧化石墨烯能用來製造更好的太陽能電池
- 發佈時間：2014-10-25 01:29:53 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報訊 加拿大薩省大學的亞歷山大·莫維斯和安德瑞·赫特經過仔細研究後表示，氧化石墨烯或許能被用來製造性能更優異、更堅固耐用的太陽能電池。
石墨烯是由單層碳原子採用蜂巢網格組成的二維結構，最初由英國曼徹斯特大學的科學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫于2004年研製而成，他們也因此獲得了2010年的諾貝爾物理學獎。赫特説：“石墨烯很薄，因此透明度很高；其導電能力很強；質地也非常堅硬；在空氣中不會被腐蝕，也不會降解，性能超級穩定。”
所有這些特性使石墨烯成為製造太陽能電池的好選擇，其極佳的透明性和導電能力或許可以解決太陽能電池面臨的兩大問題：首先，為了將光轉變成有用的能量，需要好的導體；其次，太陽能電池也需要透明，讓光能夠透過。
目前，市場上的大多數太陽能電池使用的是銦錫氧化物和不導電的玻璃保護層。赫特説：“銦非常罕見，因此很昂貴，這也是導致太陽能電池的身價居高不下的主要原因；而石墨烯可能會非常便宜，因為碳很豐富。”
不過，儘管石墨烯擁有良好的導電性，但其在收集太陽能電池內部産生的電流方面卻差強人意，這也是赫特等人想方設法改變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點。
據物理學家組織網近日報道，他們將氧氣送入碳網格，使得到的氧化石墨烯的導電性減弱，但透明性和電荷收集能力增加。隨後，赫特等人使用X射線散射技術以及美國能源部所屬勞倫斯伯克利國家實驗室的先進光源的8.0.1光束線，對依附到石墨烯網格的氧化物如何改變石墨烯的性能以及其與攜帶電荷的石墨烯原子之間的相互作用進行了研究。
研究發現，氧化石墨烯內每個不同的部分都擁有獨特的電學標記。使用同步加速器，赫特能測量電子位於石墨烯的何處以及不同的氧化物群如何改變石墨烯的屬性。另外，他也對氧化石墨烯如何衰減進行了研究，他發現，有些氧化群並不穩定，且能組合在一起撕破石墨烯的網格；其他則能與水發生反應。如果氧化石墨烯設備中進水，它將被加熱，水實際上會讓氧化石墨烯燃燒，産生二氧化碳，這一點或許對厘清如何研製出持久耐用的太陽能電池非常重要。
赫特表示，為了利用石墨烯製造太陽能電池，還需要進行更多類似的研究。
（劉霞）
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