一種片狀的選擇促進(jìn)有機(jī)太陽能電池

一種廉價(jià)的材料，由只有幾個(gè)原子厚的二硫化鎢片制成，有助于提高有機(jī)太陽能電池的性能。 KAUST研究人員的發(fā)現(xiàn)可能是一個(gè)重要的步驟，使這些光伏電池更廣泛地用于產(chǎn)生清潔電力。

大多數(shù)太陽能電池使用硅吸收光，并將其能量轉(zhuǎn)化為電能。 但碳基半導(dǎo)體分子，用于有機(jī)光伏(OPVs)，提供了一些明顯的優(yōu)勢(shì)比硅。 例如，OPV往往是靈活的，這意味著它們可以使用低成本的滾轉(zhuǎn)印刷大規(guī)模制造。 但最好的OPVs將其捕獲的光的大約16-17%轉(zhuǎn)化為電能，遠(yuǎn)遠(yuǎn)缺乏超過20%的商用硅電池。

Thomas D.Anthopoulos和KAUST太陽能中心的同事估計(jì)，如果電池的某些部分得到改善，OPVs的性能可以與之媲美。 當(dāng)光擊中半導(dǎo)體時(shí)，它將電子從材料中釋放出來，并留下帶正電荷的空穴。 電子和空穴被不同的層聚集在半導(dǎo)體的相反面上，并傳遞到電池的電極上產(chǎn)生電流。 前導(dǎo)孔轉(zhuǎn)運(yùn)體是一種稱為PEDOT：PSS的聚合物，但它是酸性的，從空氣中吸收水分，從而降解太陽能電池中的其他材料。

Anthopoulos的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)了一種由二維材料二硫化鎢的薄片制成的空穴傳輸層。 研究人員用超聲波將懸浮在水和乙醇混合物中的二硫化鎢粉碎片撕掉。 這種超聲處理方法價(jià)格低廉，易于放大，薄片可以通過一種簡(jiǎn)單而廣泛使用的自旋涂層工藝擴(kuò)散到電極上。

該團(tuán)隊(duì)以這種方式制作了幾個(gè)OPV，其中最好的功率轉(zhuǎn)換效率為17%，這對(duì)于任何使用二維材料作為空穴傳輸器的OPV來說都是最高的，對(duì)于任何OPV來說都是最高的。 林元寶博士說：“我們很驚訝達(dá)到17%。 D.隊(duì)的學(xué)生。 “我們認(rèn)為這只是一個(gè)開始，有很大的改進(jìn)余地。

研究小組發(fā)現(xiàn)，二硫化鎢層比PEDOT：PSS具有更低的電阻，并且比其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手更擅長(zhǎng)聚集孔，從而提高了性能.. Anthopoulos說：“我們當(dāng)前的目標(biāo)是將我們有機(jī)太陽能電池的效率提高到17%以上，并達(dá)到理論上預(yù)測(cè)的極限?！?“我們還致力于研究這些高效有機(jī)太陽能電池的穩(wěn)定性?！?/p>