亚洲成人久久久_日韩成人av在线播放_国产精品99久久久久久宅男_午夜在线_日韩性网站_日日夜夜天天

1　前言

    隨著社會的發展，人們對能源的需求日益增加。目前，化石能源(煤、石油、天然氣等)在世界能源結構中占主導地位。以化石能源支持的經濟模式是不可持續的，并存在污染等問題。因此，世界主要國家都在尋求環境友好的新能源，大力發展相關技術，期望以此逐步取代化石能源。太陽能儲量豐富、清潔無污染，受到了廣泛的關注。對太陽能的利用主要包括光化學轉換、光熱轉換和光電轉換等3種形式。其中，太陽電池是將太陽光轉換為電能的器件，具有廣泛的應用前景。硅基太陽電池是最早發展起來也是最成熟的太陽電池，晶體硅太陽電池的光電轉換效率已超過25%。然而，受限于高純硅材料的使用和復雜的生產過程，晶體硅太陽電池的成本較高，采用晶體硅電池組件的發電成本仍遠高于常規能源。石墨烯(Gr)是一種典型的二維材料，厚度僅為0.335nm，它在2004年首次由AndreGeim和Kon-stantinNovoselov利用機械剝離法由石墨中分離制得。石墨烯在可見光范圍內透光性大于95%，且具有優良的電學性能，非常適合用于太陽電池。以石墨烯為電極的有機太陽電池和染料敏化太陽電池已經有許多報道。2010年，Wu Dehai研究組首次報道了石墨烯－硅太陽電池，他們將多層石墨烯與n型硅結合，獲得了1.65%的電池效率，其器件結構如圖1所示。石墨烯－硅太陽電池以其簡單的制備工藝、低廉的制備成本以及較高的光電轉換效率，吸引了廣泛的關注。經過不斷的努力，石墨烯－硅太陽電池在經過摻雜、減反射、界面優化等處理后，最高效率已達15.6%，具有極大的應用潛力。

2　石墨烯-硅光伏器件的結構和工作原理

    典型的石墨烯－硅(Gr-Si)太陽電池的結構如圖1所示。石墨烯是一種半金屬，石墨烯與n型硅接觸形成肖特基結(Schottkyjunction)，器件的能帶結構如圖2所示。在石墨烯/硅界面處形成的肖特基勢壘在硅的近表面產生內建電場。在光照下，硅基底中產生的電子－空穴對被內建電場分離，空穴經石墨烯被收集，電子則經硅襯底被收集，分別傳導至外電路，形成電流。在這種電池結構中，硅基底為吸光材料，石墨烯既與硅形成異質結分離光生載流子，又作為透明導電電極傳輸載流子。僅有極少量入射光被石墨烯吸收，因而理論上來講，只要界面足夠優化，石墨烯－硅太陽電池的效率可接近于晶體硅電池。

3　石墨烯-硅光伏器件性能優化

3.1　硅反射率優化

    平面硅在可見光波段反射率較高，工業中一般使用制絨工藝來降低硅表面反射率，以減少光能的損失。然而，傳統制絨工藝形成金字塔狀結構可能會使石墨烯薄膜破損，不適用于石墨烯－硅太陽電池的優化。

為降低器件的光學損失，提高器件的短路電流(Jsc)，目前文獻報道的減反射手段有兩種。一種是利用刻蝕形成硅表面的微納結構以達到陷光效果，Jie Jiansheng研究組對此做了一系列工作。該小組制備了硅納米線(SinWs)和硅納米孔(SinHs)兩種結構

(如圖3)，其反射譜如圖4所示。進一步優化發現，硅納米孔深度由3.8μm增加到12.8μm，電池Jsc由20.19mA/cm2提高到31.56mA/cm2。Zhu Hongwei等則使用溶膠－凝膠法制備的Tio2薄膜將石墨烯－硅太陽電池的Jsc從23.9提高至32.5mA/cm2。