石墨烯可成為鈣鈦礦太陽能電池的下一代材料嗎？

內容簡介

?TOC摘要圖

鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）的研究最近受到廣泛關注和快速發展，其能量轉換效率已接近傳統商用太陽能電池（無定形硅、GaAs和CdTe）。相對而言，PSCs具有輕質、柔性、廉價等多種優點。石墨烯具有優異的光學、電學和機械性能，在PSCs的應用研究中發現具有特殊的優點，比如：石墨烯表面具有疏水性，能保護鈣鈦礦材料，避免其與空氣介質中的水接觸反應，延長PSCs的使用壽命等。

馬來西亞Chi Chin Yap等人圍繞石墨烯是否能成為鈣鈦礦太陽能電池的下一代材料這一問題撰寫了題為"A Mini Review: Can Graphene Be a Novel Material for Perovskite Solar Cell Applications?"的綜述文章，總結了石墨烯應用於PSCs的導電電極、載流子輸運材料、以及穩定劑材料等方面的最新研究進展，探討了石墨烯提高PSCs性能和穩定性的一些新思路，以及石墨烯在未來光伏市場商業化應用的前景。

圖文導讀

?圖1a)2009年至2016年鈣鈦礦太陽能電池(以下簡稱PSC)效率的演變。b)石墨烯是一種碳原子構成的二維蜂窩狀晶格材料（i）。它可以堆積成三維石墨（ii），捲成一維納米管（iii），並包裹成零維巴基球（C60）（iv）。

?圖2a) 一個基本的ABX3鈣鈦礦晶體結構(鈣鈦礦材料結構式一般為ABX3,其中A和B是兩種陽離子,X是陰離子)。b)容差因子t與鈣鈦礦材料的晶體結構之間的關係。c)鈣鈦礦太陽能電池應用的不同鈣鈦礦材料的容差因子。

?圖3PSC的一般工作機制。在鈣鈦礦層中形成的自由電荷載流子漂移到載流子輸運材料（黑色箭頭線），隨後電荷被提取到電極（藍色箭頭線）。

?圖4用PEDOT：PSS（聚（3,4-亞乙基）：聚（苯乙烯磺酸鹽））摻雜前後，CVD（化學氣相沉積）生產的石墨烯膜（一至四層）的a)片電阻和b)透射光譜。

?圖5a)在石墨烯上不同厚度的MoO3HTM的平均器件性能。b)在原始石墨烯表面和c)2 nm MoO3/石墨烯表面上使用PEDOT：PSS進行接觸角測量。b)和c)中的插圖是塗覆在相應的石墨烯塗覆的玻璃基板上的PEDOT：PSS / MAPbI3薄膜的光學圖像。在旋塗PEDOT：PSS / MAPbI3薄膜之前，在襯底的中心處將MoO3層以正方形沉積。d)在塗覆MoO3HTM前後石墨烯表面的功函數(從UPS光譜中提取）。

?圖6測得的石墨烯-MoO3/ PEN和ITO / PEN裝置的PCE(歸一化功率轉化效率)。a)彎曲循環1000次後分別在半徑平坦，2,4和6mm處測量；c) 固定彎曲半徑為4mm,PCE作為彎曲循環的函數。在彎曲半徑為4mm處進行1000次彎曲循環之後，塗覆在b )PEN / ITO / PEDOT：PSS和d) PEN /石墨烯-MoO3/ PEDOT：PSS上的MAPBI3鈣鈦礦膜的橫截面SEM圖像。比例尺是200納米。

?圖7測得的石墨烯-MoO3/ PEN和ITO / PEN裝置的PCE(歸一化功率轉化效率)。a)彎曲循環1000次後分別在半徑平坦，2,4和6mm處測量；c) 固定彎曲半徑為4mm,PCE作為彎曲循環的函數。在彎曲半徑為4mm處進行1000次彎曲循環之後，塗覆在b )PEN / ITO / PEDOT：PSS和d) PEN /石墨烯-MoO3/ PEDOT：PSS上的MAPBI3鈣鈦礦膜的橫截面SEM圖像。比例尺是200納米。

?圖8在腐蝕前(a)後(b)拍攝的鈣鈦礦薄膜圖像。

文章信息

本綜述文章發表於 Nano-Micro Letters 期刊 2018 年第 10 卷第 2 期，詳情請閱讀全文，可免費下載。本文在期刊微信 (nanomicroletters)、微博 (納微快報NML)、科學網博客、Facebook、Twitter等媒體推出，請多關注。以往微信推文可參看網站（http://nmsci.cn）

Cite As：EngLiang Lim, Chi Chin Yap, Mohammad Hafizuddin HjJumali, Mohd Asri Mat Teridi, Chin Hoong Teh.A Mini Review: Can Graphene Be a Novel Material for Perovskite Solar Cell Applications?Nano-Micro Lett. (2018) 10: 27.

關鍵詞：鈣鈦礦太陽能電池，石墨烯，導電電極，載流子輸運材料，穩定劑材料，性能和穩定性

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！