薄膜光伏中石墨烯的新可能性

时间：2021-09-28 19:58:00来源：

将石墨烯沉积在玻璃基板上。超薄层是一种厚（0.3angström或0.03纳米）的原子层，但电荷载流子能够在该层内自由移动。即使石墨烯层覆盖着无定形或多晶硅硅，也可以保留该特性。数字：Marc A. Gluba / HZB

在新出版的研究中，来自HZB硅光伏研究所的研究人员表明，石墨烯在涂有薄硅膜时保持其性能，为太阳能电池的新可能性铺平道路。

石墨烯具有极端的电导率，并且完全透明，同时廉价且无毒。这使得它是用于透明接触层的完美候选材料，用于在太阳能电池中用于进行电力，而不会降低进入光量 - 至少在理论上。在真实世界中是否具有真实的结构是值得怀疑的，因为没有“理想的”石墨烯 - 一种自由浮动，由单层碳原子组成的自由浮动，与相邻层的相互作用可以显着地改变石墨烯的性质。现在，Marc Gluba博士和HZB硅光伏学院的诺伯特镍博士已经表明，当涂有薄的硅膜时，石墨烯在涂有薄硅膜时保持令人印象深刻的性能集。这些发现已经为薄膜光伏应用的完全新的可能性铺平了道路。

“我们检查了石墨烯的导电性能如何改变，如果它被融入一堆类似于基于硅的薄膜太阳能电池的层，并且惊讶地发现这些属性实际上很少变化，”Marc Gluba解释说。

为此，它们在薄铜板上造成石墨烯，然后将其转移到玻璃基板上，最后用硅膜涂覆薄膜。他们检查了常规硅薄膜技术中常用的两个不同版本：一个样品含有非晶硅层，其中硅原子处于类似于硬化的熔融GLAS的无序状态;其他样品含有聚结晶硅，以帮助它们观察标准结晶过程对石墨烯的性质的影响。

尽管由于被加热到几百℃的温度而完全改变顶层的形态，但是石墨烯仍然是可检测的。

“这是我们没想到的东西，但我们的结果表明石墨烯仍然是石墨烯，即使它涂有硅，”诺伯特镍说。使用霍尔效应的载流子迁移率的测量表明，嵌入的石墨烯层内的电荷载体的迁移率大约比传统的氧化锌的接触层大约为30倍。Gluba说：“不可否认，这是一个真正的挑战，将这种薄接触层连接到一个原子层厚，到外部触点。我们仍然必须努力。“添加镍：“我们的薄膜技术同事已经刺穿了他们的耳朵并想要融合它。”

研究人员在一个平方厘米样品上获得了测量，尽管在实践中，可以将比石墨烯更大的区域涂覆更大的区域是可行的。

出版物：M. A.Gluba等，“嵌入式石墨烯用于大面积硅基设备”，应用物理字母，103,073102（2013）; DOI：10.1063/1.4818461

图像：Marc A. Gluba / HZB