只有一个原子厚的碳片可用于光伏电池

石墨烯是一种单原子厚度的碳片，非常坚固，导电性能好，是有史以来制造的最薄的材料。研究人员认为，它可以用作光伏电池中的透明电极，取代一层易碎且变得越来越昂贵的氧化铟锡(ITO)。

新加坡A*STAR高性能计算研究所的WeeShingKoh及其同事对这两种材料进行了比较。他们发现石墨烯在与吸收广谱光的太阳能电池一起使用时优于ITO

来自太阳的光波长具有一系列强度并提供不同的功率。为了最大化光伏器件的性能，其透明电极应具有低电阻，同时还传输正确波长的光以供细胞吸收。

通过今天的化学气相沉积技术生产的方形石墨烯片的电阻大约是典型的100纳米厚的ITO层的四倍。虽然添加更多层石墨烯会降低其阻力，但它也会阻挡更多光线。Koh和他的同事计算出堆叠在一起的四层石墨烯最有可能匹配ITO的性能。

石墨烯与ITO相比具有一个关键优势：它允许超过97%的光通过下方的太阳能电池，无论其波长如何。相反，ITO倾向于比其他波长更多地阻挡某些波长。例如，四层石墨烯在近红外波长处比ITO更透明。

Koh和同事估计每种材料如何影响吸收波长为350至650纳米的光的柔性有机太阳能电池。他们发现四层石墨烯仅能提供92.3%的等效ITO电极的功率。当与另一个工作在350到750纳米的有机光伏器件配对时，使其更有效地吸收近红外光，石墨烯几乎与ITO的能力相匹配。

研究人员得出结论，石墨烯非常适合具有非常广泛吸收范围的光伏电池，例如最近开发的可以收集350至850纳米光的有机太阳能电池。

“随着石墨烯制造工艺的改进，石墨烯的薄层电阻可能比现有技术水平低一个数量级，”Koh说。这将允许仅一片或两片石墨烯在导电性和透明性上击败ITO，使石墨烯透明电极更广泛地适用。

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