“石墨烯装甲”，或将出现下一代太阳能电池候选电池

文/陈根

过氧化硅正在成为一种具有巨大发展前景的太阳能电池材料，但它存在一些耐久性问题。日前，来自南加州大学能源与化学工程学院的朴惠生教授和他的研究团队开发出一种新的电极，可以大大提高钙钛矿太阳能电池（PSCs）的稳定性，由于其成本低、功率转换效率高，将成为下一代太阳能电池最有希望的候选电池。 

研究团队利用石墨烯片作为保护层（GCEP）的铜栅极嵌入聚酰亚胺（CEP）薄膜，开发了一种基于柔性金属栅极的混合电极平台，该薄膜具有高导电性、优异的化学稳定性和机械耐久性。这一进展也表明石墨烯作为保护层，在防止金属诱导降解和卤化物在电极和钙钛矿层之间扩散的关键作用。

随后，研究人员将其放置于金属电极和过氧化物之间。这层薄膜允许太阳光通过过氧化物，将能量转化为电子，然后通过GCEP传回金属电极，再传出去储存和使用。

测试表明，新设计的能量转换效率几乎和普通太阳能电池一样，有 "石墨烯装甲"保护的太阳能电池的功率转换效率为16.4%，而没有装甲的太阳能电池则为17.5%，并且它还能长时间保持这一效率，在1000小时后仍能保持97.5%以上的效率。

这项研究也证明，在金属基电极和钙钛矿薄膜之间插入保护层可以防止金属诱导的降解，而石墨烯作为这一层，可以有效地抑制金属和卤化物离子的扩散。此外，这项工作还为在PSCs中设计机械和化学性能稳定的无ITO金属辅助TCE平台提供了一种有效的策略。