研究人員已將磷烯納米帶納入新型太陽能電池，顯著提高了它們的效率。
磷烯納米帶 (PNR) 是二維材料磷的帶狀鏈，類似于石墨烯，由單原子厚的原子層制成。PNR 于 2019 年首次生產(chǎn)，數(shù)百項理論研究預測了它們的特性如何增強各種設(shè)備，包括電池、生物醫(yī)學傳感器和量子計算機。
然而，到目前為止，這些預測的令人興奮的特性都沒有在實際設(shè)備中得到證實。現(xiàn)在，由倫敦帝國理工學院和倫敦大學學院的研究人員領(lǐng)導的一個團隊首次使用 PNR 顯著提高了一種設(shè)備(一種新型太陽能電池)的效率，證明這種“神奇材料”確實可以達到它的炒作。
詳細信息今天發(fā)表在《美國化學學會雜志》上。
領(lǐng)導該研究的博士托馬斯·麥克唐納，從化學系和中心可處理電子帝國，說：“數(shù)以百計的理論研究已經(jīng)預見到PNR中的令人興奮的特性，但沒有公布的報告還沒有證實這些屬性，或?qū)⑵浞g成提高設(shè)備性能。
“因此，我們很高興不僅提供了 PNRs 作為高性能太陽能電池有前途的途徑的第一個實驗證據(jù)，而且還展示了這種新型納米材料用于下一代光電器件的多功能性。”
該團隊將 PNR 整合到由鈣鈦礦制成的太陽能電池中，這是一種新型材料，科學家們可以輕松改變它們與光的相互作用方式，以適應一系列應用。
與傳統(tǒng)的非柔性硅基太陽能電池相反，鈣鈦礦太陽能電池可以由液體溶液制成，有助于低成本印刷成薄的柔性薄膜。新型納米材料，例如 PNR，可以簡單地作為額外的層進行印刷，以提高設(shè)備的功能和效率。
通過加入 PNR，該團隊能夠生產(chǎn)效率高于 21% 的鈣鈦礦太陽能電池，與傳統(tǒng)的硅太陽能電池相當。他們還能夠通過實驗驗證 PNR 如何實現(xiàn)這種改進的效率。
他們表明 PNR 提高了“空穴遷移率”。“空穴”是電傳輸中電子的相反伙伴，因此提高它們的遷移率(衡量它們在材料中移動的速度)有助于電流在器件的層之間更有效地移動。
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