石墨烯在新型光伏应用中的应用铺平了道路

发布日期：2018-08-20 浏览次数：467

　　研究人员已经找到了种方法来改善电流通过石墨烯的方式，为其在新型光伏应用中的应用铺平了道路。

　　来自堪萨斯大学的研究人员发现了多功能材料石墨烯的另种用途 - 这次，有助于促进超薄和柔韧，高效太阳能电池的发展。该大学物理与天文学系的个团队将石墨烯 - 层具有高导电性的碳原子 - 与另外两个原子层配对：二硒化钼（MoSe2）和二硫化钨（WS2）。

　　这项婚姻将石墨烯中激发电子的寿命延长了数百倍，从而扩大了石墨烯作为发电材料的能量可能性，导该研究的赵辉教授在堪萨斯大学发布时表示。“这些兴奋的电子就像是从座位上站起来的学生 - 例如能量饮料之后，它会像阳光样激活学生激活电子，”他解释说。“充满活力的学生在教室里自由移动 - 就像人类的电流样，”他补充道。

　　石墨烯已经具有优异的电荷传输性质，电子以石墨速度的1/30的速度在石墨烯中移动。研究人员表示，这比其他材料快得多，这为石墨烯用于太阳能电池提供了可能性。

　　短暂的生命

　　然而，石墨烯在光伏或光敏器件中应用的障碍是石墨烯中激发电子的超短寿命（指电子保持移动的时间）。在石墨烯中，这个时间只有皮秒或百万分之秒的百万分之。

　　“电子的数量，或者来自我们这个例子的学生，可以为当前的贡献做出贡献，取决于他们在被光线解放后能够保持移动的平均时间，”赵说。“在石墨烯中，电子仅在皮秒内保持自由。这对于积累大量的移动电子来说太短了。“

　　换句话说，他说，虽然光激发可以在石墨烯中移动电子并快速移动它们 - 但它们可以保持移动的时间太短，无助于发电。赵与研究生塞缪尔·莱恩起解决了这个问题，基本上把“椅子远离站着的学生，这样他们无处可坐，”他解释道。“这迫使电子保持移动的时间比以前长几百倍。”

　　基本上，研究人员通过将单层MoSe2，WS2和石墨烯叠加在起来设计三层材料。赵生解释说，与学生类比，MoSe2和石墨烯层充当了两个完全由学生坐着的教室，而中间的WS2层则作为分隔两个房间的走廊。当光照射到样品上时，它释放出MoSe2中的些电子。

　　“他们被允许穿过WS2层走廊进入另个房间，这是石墨烯，”他说。“然而，走廊经过精心设计，以便电子必须离开他们的座位在MoSe2。旦进入石墨烯，他们别无选择，只能保持移动，从而有助于电流，因为他们的座位已不再可用。“