研究人員已將磷烯納米帶納入新型太陽(yáng)能電池，顯著提高了它們的效率。
磷烯納米帶 (PNR) 是二維材料磷的帶狀鏈，類似于石墨烯，由單原子厚的原子層制成。PNR 于 2019 年首次生產(chǎn)，數(shù)百項(xiàng)理論研究預(yù)測(cè)了它們的特性如何增強(qiáng)各種設(shè)備，包括電池、生物醫(yī)學(xué)傳感器和量子計(jì)算機(jī)。
然而，到目前為止，這些預(yù)測(cè)的令人興奮的特性都沒(méi)有在實(shí)際設(shè)備中得到證實(shí)?，F(xiàn)在，由倫敦帝國(guó)理工學(xué)院和倫敦大學(xué)學(xué)院的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)首次使用 PNR 顯著提高了一種設(shè)備(一種新型太陽(yáng)能電池)的效率，證明這種“神奇材料”確實(shí)可以達(dá)到它的炒作。
詳細(xì)信息今天發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》上。
領(lǐng)導(dǎo)該研究的博士托馬斯·麥克唐納，從化學(xué)系和中心可處理電子帝國(guó)，說(shuō)：“數(shù)以百計(jì)的理論研究已經(jīng)預(yù)見(jiàn)到PNR中的令人興奮的特性，但沒(méi)有公布的報(bào)告還沒(méi)有證實(shí)這些屬性，或?qū)⑵浞g成提高設(shè)備性能。
“因此，我們很高興不僅提供了 PNRs 作為高性能太陽(yáng)能電池有前途的途徑的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)證據(jù)，而且還展示了這種新型納米材料用于下一代光電器件的多功能性。”
該團(tuán)隊(duì)將 PNR 整合到由鈣鈦礦制成的太陽(yáng)能電池中，這是一種新型材料，科學(xué)家們可以輕松改變它們與光的相互作用方式，以適應(yīng)一系列應(yīng)用。
與傳統(tǒng)的非柔性硅基太陽(yáng)能電池相反，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池可以由液體溶液制成，有助于低成本印刷成薄的柔性薄膜。新型納米材料，例如 PNR，可以簡(jiǎn)單地作為額外的層進(jìn)行印刷，以提高設(shè)備的功能和效率。
通過(guò)加入 PNR，該團(tuán)隊(duì)能夠生產(chǎn)效率高于 21% 的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，與傳統(tǒng)的硅太陽(yáng)能電池相當(dāng)。他們還能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 PNR 如何實(shí)現(xiàn)這種改進(jìn)的效率。
他們表明 PNR 提高了“空穴遷移率”。“空穴”是電傳輸中電子的相反伙伴，因此提高它們的遷移率(衡量它們?cè)诓牧现幸苿?dòng)的速度)有助于電流在器件的層之間更有效地移動(dòng)。
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