纳米碳基光伏
材料科学
2012-07-25 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
碳材料是光伏太阳能电池的优异候选材料：它们在地球上储量丰富，具有高光吸收率以及优异的热稳定性和光稳定性。本文报道了活性层仅由碳纳米材料制成的太阳能电池，这些电池具有与共轭聚合物基太阳能电池相同的优点——即可溶液加工、潜在柔性和化学可调——但光稳定性显著提高，并且有可能逆转光降解。器件活性层组成通过从头算密度泛函理论计算进行优化，以预测II型能带排列和肖特基势垒形成。制造的最佳器件由PC70BM富勒烯、半导体单壁碳纳米管和还原氧化石墨烯组成。其功率转换效率达到1.3%——这是以碳为活性材料的太阳能电池的记录——并且显示出比聚合物基器件显著更长的寿命。我们计算了本工作中制造的器件的效率极限高达13%，与聚合物太阳能电池的预测值相当。考虑到这类器件的新颖性、优异的光稳定性以及大量尚未开发光伏潜力的碳材料的可用性，改进碳基太阳能电池的前景广阔。我们的结果表明了一种高效碳基、可溶液加工、薄膜、光稳定太阳能电池的新策略。
引用
@article{arxiv.1206.5042,
title = {Nanocarbon-Based photovoltaics},
author = {Marco Bernardi and Jessica Lohrman and Priyank V. Kumar and Alec Kirkeminde and Nicola Ferralis and Jeffrey C. Grossman and Shenqiang Ren},
journal= {arXiv preprint arXiv:1206.5042},
year = {2012}
}