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项目介绍:

CINNO Research产业资讯,利用石墨烯的柔性和透明电极开发成功。将这种电极应用于有机太阳能电池(Organic Solar Cells)后,在同类太阳能电池中达到了最高效率。


根据韩媒首尔经济报道,蔚山科学技术院(UNIST)能源与化学工程部的朴慧星、杨昌德教授共同研究团队19日宣称,研究团队开发出了基于石墨烯的高性能透明柔性电极。为避免损害石墨烯所具备的优秀的导电性和耐久性,设计了新的制造技法,弥补了传统石墨烯电极的缺点。


UNIST开发的石墨烯电极的耐久性(柔性)及透明度

石墨烯电极作为可加速“有机太阳能电池”商业化的部件备受关注。太阳能电池由多个层组成,包括接收太阳能产生电子的光活性层和充当电子通道的电极,以及维持整个电池结构的基板。

有机太阳能电池的光活性层使用轻薄柔性的有机物,因此作为下一代太阳能电池而受到广泛青睐。但是,若使用传统的硬邦邦的电极,就难以实现轻薄柔性的太阳能电池。

石墨烯电极不仅具备轻薄柔性的特点,而且导电性强,耐久性好,被认为能够体现出有机太阳能电池特性的材料。然而,石墨烯非常薄,仅相当于一层原子的厚度,因此在转移到电极基板时需要支撑层。支承层通常使用不通电的高分子材料,由于它们没有完全去除,存在电导电性低的问题。另外,由于基板上固定石墨烯的力度不足,弯曲或反复施加外部压力时,导电性就会下降。

资料图(图片来源:互联网)

共同研究团队通过使用一种将移动石墨烯的支撑层作为基板使用的新的制造工艺,开发出了“基板一体式石墨烯电极”。将这种电极应用于有机太阳能电池,实现了15.2%的光电转换效率。这是迄今为止开发的柔性有机太阳能电池中最高的结果。该太阳能电池还表现出优异的机械耐久性,即使在5000次弯曲试验后仍然保持98%以上的初始效率。

第一作者、能源化学工程系博士生研究员高东焕表示:“使用透明聚酰亚胺(PI)材料作为支撑体和基板,在没有残留物的情况下,获得了透明的石墨烯电极,直接在石墨烯电极上形成聚酰亚胺基板,可提高基板和电极之间的粘合力,并具备较好的耐久性。“

PI-石墨烯一体式透明电极基板有机太阳能电池性能
 
此次开发的基板一体式石墨烯电极,也可以应用于其他需要高温工艺的电元件。因为,目前作为传统石墨烯电极的基板的物质在高温下易发生变形,但聚酰亚胺材料能承受400°C以上的高温,不会出现变形。

朴慧星教授表示:“此次开发的高性能石墨烯电极大幅提高了有机太阳能电池的效率和耐久性”,并称“今后不仅对太阳能电池,对高性能LED、光传感器等多种新一代柔性光电元件的开发也将有很大帮助”。

该研究在韩国科技信息通信部和未来创造科学部、韩国研究财团、韩国东西发展研究院的支持下进行,此次研究结果已经提前在国际学术杂志《Joule》”4月6日的网络版上公开,预计稍后出版。
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韩UNIST开发石墨烯柔性透明电极,太阳能电池效率最高!可穿戴设备可用

韩UNIST开发石墨烯柔性透明电极,太阳能电池效率最高!可穿戴设备可用

CINNO Research产业资讯,利用石墨烯的柔性和透明电极开发成功。将这种电极应用于有机太阳能电池(Organic Solar Cells)后,在同类太阳能电池中达到了最高效率。


根据韩媒首尔经济报道,蔚山科学技术院(UNIST)能源与化学工程部的朴慧星、杨昌德教授共同研究团队19日宣称,研究团队开发出了基于石墨烯的高性能透明柔性电极。为避免损害石墨烯所具备的优秀的导电性和耐久性,设计了新的制造技法,弥补了传统石墨烯电极的缺点。


韩UNIST开发石墨烯柔性透明电极,太阳能电池效率最高!可穿戴设备可用

UNIST开发的石墨烯电极的耐久性(柔性)及透明度

石墨烯电极作为可加速“有机太阳能电池”商业化的部件备受关注。太阳能电池由多个层组成,包括接收太阳能产生电子的光活性层和充当电子通道的电极,以及维持整个电池结构的基板。

有机太阳能电池的光活性层使用轻薄柔性的有机物,因此作为下一代太阳能电池而受到广泛青睐。但是,若使用传统的硬邦邦的电极,就难以实现轻薄柔性的太阳能电池。

石墨烯电极不仅具备轻薄柔性的特点,而且导电性强,耐久性好,被认为能够体现出有机太阳能电池特性的材料。然而,石墨烯非常薄,仅相当于一层原子的厚度,因此在转移到电极基板时需要支撑层。支承层通常使用不通电的高分子材料,由于它们没有完全去除,存在电导电性低的问题。另外,由于基板上固定石墨烯的力度不足,弯曲或反复施加外部压力时,导电性就会下降。

韩UNIST开发石墨烯柔性透明电极,太阳能电池效率最高!可穿戴设备可用
资料图(图片来源:互联网)

共同研究团队通过使用一种将移动石墨烯的支撑层作为基板使用的新的制造工艺,开发出了“基板一体式石墨烯电极”。将这种电极应用于有机太阳能电池,实现了15.2%的光电转换效率。这是迄今为止开发的柔性有机太阳能电池中最高的结果。该太阳能电池还表现出优异的机械耐久性,即使在5000次弯曲试验后仍然保持98%以上的初始效率。

第一作者、能源化学工程系博士生研究员高东焕表示:“使用透明聚酰亚胺(PI)材料作为支撑体和基板,在没有残留物的情况下,获得了透明的石墨烯电极,直接在石墨烯电极上形成聚酰亚胺基板,可提高基板和电极之间的粘合力,并具备较好的耐久性。“

韩UNIST开发石墨烯柔性透明电极,太阳能电池效率最高!可穿戴设备可用

PI-石墨烯一体式透明电极基板有机太阳能电池性能
 
此次开发的基板一体式石墨烯电极,也可以应用于其他需要高温工艺的电元件。因为,目前作为传统石墨烯电极的基板的物质在高温下易发生变形,但聚酰亚胺材料能承受400°C以上的高温,不会出现变形。

朴慧星教授表示:“此次开发的高性能石墨烯电极大幅提高了有机太阳能电池的效率和耐久性”,并称“今后不仅对太阳能电池,对高性能LED、光传感器等多种新一代柔性光电元件的开发也将有很大帮助”。

该研究在韩国科技信息通信部和未来创造科学部、韩国研究财团、韩国东西发展研究院的支持下进行,此次研究结果已经提前在国际学术杂志《Joule》”4月6日的网络版上公开,预计稍后出版。
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