韓UNIST開發(fā)石墨烯柔性透明電極，太陽能電池效率最高！可穿戴設(shè)備可用

CINNO Research 產(chǎn)業(yè)資訊，利用石墨烯的柔性和透明電極開發(fā)成功。將這種電極應(yīng)用于有機(jī)太陽能電池（Organic Solar Cells）后，在同類太陽能電池中達(dá)到了最高效率。

根據(jù)韓媒首爾經(jīng)濟(jì)報(bào)道，蔚山科學(xué)技術(shù)院(UNIST)能源與化學(xué)工程部的樸慧星、楊昌德教授共同研究團(tuán)隊(duì) 19 日宣稱，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了基于石墨烯的高性能透明柔性電極。為避免損害石墨烯所具備的優(yōu)秀的導(dǎo)電性和耐久性，設(shè)計(jì)了新的制造技法，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)石墨烯電極的缺點(diǎn)。

UNIST 開發(fā)的石墨烯電極的耐久性(柔性)及透明度

石墨烯電極作為可加速“有機(jī)太陽能電池”商業(yè)化的部件備受關(guān)注。太陽能電池由多個(gè)層組成，包括接收太陽能產(chǎn)生電子的光活性層和充當(dāng)電子通道的電極，以及維持整個(gè)電池結(jié)構(gòu)的基板。

有機(jī)太陽能電池的光活性層使用輕薄柔性的有機(jī)物，因此作為下一代太陽能電池而受到廣泛青睞。但是，若使用傳統(tǒng)的硬邦邦的電極，就難以實(shí)現(xiàn)輕薄柔性的太陽能電池。

石墨烯電極不僅具備輕薄柔性的特點(diǎn)，而且導(dǎo)電性強(qiáng)，耐久性好，被認(rèn)為能夠體現(xiàn)出有機(jī)太陽能電池特性的材料。然而，石墨烯非常薄，僅相當(dāng)于一層原子的厚度，因此在轉(zhuǎn)移到電極基板時(shí)需要支撐層。支承層通常使用不通電的高分子材料，由于它們沒有完全去除，存在電導(dǎo)電性低的問題。另外，由于基板上固定石墨烯的力度不足，彎曲或反復(fù)施加外部壓力時(shí)，導(dǎo)電性就會(huì)下降。

資料圖（圖片來源：互聯(lián)網(wǎng)）

共同研究團(tuán)隊(duì)通過使用一種將移動(dòng)石墨烯的支撐層作為基板使用的新的制造工藝，開發(fā)出了“基板一體式石墨烯電極”。將這種電極應(yīng)用于有機(jī)太陽能電池，實(shí)現(xiàn)了 15.2%的光電轉(zhuǎn)換效率。這是迄今為止開發(fā)的柔性有機(jī)太陽能電池中最高的結(jié)果。該太陽能電池還表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械耐久性，即使在 5000 次彎曲試驗(yàn)后仍然保持 98%以上的初始效率。

第一作者、能源化學(xué)工程系博士生研究員高東煥表示：“使用透明聚酰亞胺(PI)材料作為支撐體和基板，在沒有殘留物的情況下，獲得了透明的石墨烯電極，直接在石墨烯電極上形成聚酰亞胺基板，可提高基板和電極之間的粘合力，并具備較好的耐久性?！?/p>

PI- 石墨烯一體式透明電極基板有機(jī)太陽能電池性能?此次開發(fā)的基板一體式石墨烯電極，也可以應(yīng)用于其他需要高溫工藝的電元件。因?yàn)?，目前作為傳統(tǒng)石墨烯電極的基板的物質(zhì)在高溫下易發(fā)生變形，但聚酰亞胺材料能承受 400°C 以上的高溫，不會(huì)出現(xiàn)變形。

樸慧星教授表示：“此次開發(fā)的高性能石墨烯電極大幅提高了有機(jī)太陽能電池的效率和耐久性”，并稱“今后不僅對太陽能電池，對高性能 LED、光傳感器等多種新一代柔性光電元件的開發(fā)也將有很大幫助”。

該研究在韓國科技信息通信部和未來創(chuàng)造科學(xué)部、韓國研究財(cái)團(tuán)、韓國東西發(fā)展研究院的支持下進(jìn)行，此次研究結(jié)果已經(jīng)提前在國際學(xué)術(shù)雜志《Joule》”4 月 6 日的網(wǎng)絡(luò)版上公開，預(yù)計(jì)稍后出版。