首頁(yè) |
滾動(dòng) |
財(cái)經(jīng) |
國(guó)內(nèi) |
樂活 |
娛樂 |
科技 |
教育 |
體育 |
時(shí)尚 |
汽車 |
資訊 |
熱點(diǎn) |
資訊 |
全球即時(shí)看！新型透明導(dǎo)電薄膜助推有機(jī)光伏發(fā)展
發(fā)布時(shí)間：2022-10-13 09:29:16
文章來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)
新型透明導(dǎo)電薄膜助推有機(jī)光伏發(fā)展
有機(jī)光伏器件的透明電極材料需具有高透光性、高導(dǎo)電性、低表面粗糙度、低使用成本等特點(diǎn)。此外，其還需要具有和有機(jī)半導(dǎo)體材料的電子結(jié)構(gòu)相匹配的表面功函數(shù)。唐正課題組通過(guò)逐層沉積工藝制備出的紫外光摻雜氧化鋅薄膜，達(dá)到了有機(jī)光伏器件透明電極材料應(yīng)具備的技術(shù)要求。
(資料圖片)
與以硅為代表的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料相比，有機(jī)半導(dǎo)體具有成本低、材料多樣、功能可調(diào)、可柔性印刷制備等諸多優(yōu)點(diǎn)，這使得有機(jī)光伏可突破“硅光伏”的諸多局限。但有機(jī)光伏要想順利走向市場(chǎng)，還有一個(gè)關(guān)鍵問題需要解決，那便是要研制出可適用于高性能有機(jī)光伏器件的透明電極材料。
近日，東華大學(xué)先進(jìn)低維材料中心特聘研究員唐正課題組在《自然·通訊》上發(fā)表了他們的一項(xiàng)研究成果——一種全新的逐層沉積工藝制備的透明導(dǎo)電薄膜材料，并明確了薄膜的導(dǎo)電機(jī)制。使用該薄膜材料作有機(jī)光伏器件的陰極，實(shí)現(xiàn)了光伏器件的“免氧化銦錫（ITO）”，推動(dòng)了有機(jī)光伏的市場(chǎng)化。
尋找可替代氧化銦錫的透明電極材料
目前，有機(jī)光伏器件的正面一般采用具有高透光性的透明電極材料，以保證光線能夠高效的進(jìn)入器件內(nèi)部，并通過(guò)這種材料進(jìn)行高效的光電轉(zhuǎn)換。同時(shí)，該材料還必須具備高導(dǎo)電率，以實(shí)現(xiàn)光轉(zhuǎn)化的電流以最低的損耗從光伏器件中導(dǎo)出。
ITO是有機(jī)光伏器件最常用的透明電極材料，具有高導(dǎo)電率、低光學(xué)吸收率、高表面平整度等顯著優(yōu)點(diǎn)，但銦元素是稀有金屬，地殼分布量小且分布較為分散，價(jià)格昂貴。ITO的使用會(huì)大幅提高有機(jī)光伏器件的制造成本。更重要的是，全球銦元素的預(yù)估儲(chǔ)量無(wú)法滿足有機(jī)光伏器件大規(guī)模工業(yè)化發(fā)展的要求。
因此，尋找ITO的替代品就成為有機(jī)光伏邁向市場(chǎng)的關(guān)鍵之一。
常見的ITO的替代材料，如氟摻雜的氧化錫(FTO)、鋁摻雜的氧化鋅(AZO)等透明電極材料，光學(xué)吸收率高、光透過(guò)率較差，嚴(yán)重限制了有機(jī)光伏器件的光電轉(zhuǎn)換效率；而納米金屬網(wǎng)格、碳納米管、石墨烯等新興透明電極材料的表面粗糙度高，導(dǎo)致沉積在電極之上的吸光薄膜質(zhì)量較差，從而難以用于構(gòu)建高性能有機(jī)光伏器件。還有許多其他透明材料雖然具有理想的導(dǎo)電率，但是因?yàn)楸∧ず穸葐栴}，電阻過(guò)大，同樣不適用于有機(jī)光伏器件。
有機(jī)光伏器件的透明電極材料需要具有高透光性、高導(dǎo)電性、低表面粗糙度、低使用成本等特點(diǎn)。“此外，其還需要具有和有機(jī)半導(dǎo)體材料的電子結(jié)構(gòu)相匹配的表面功函數(shù)。”唐正補(bǔ)充道，“這個(gè)表面功函數(shù)是決定光轉(zhuǎn)化的電荷能否高效地從有機(jī)半導(dǎo)體材料中轉(zhuǎn)移到電極，從而轉(zhuǎn)移到外電路中的關(guān)鍵。”
氧化鋅一直被研究者們認(rèn)為是可替代ITO的非常理想的透明電極材料。在自然狀態(tài)下，氧化鋅具有N型導(dǎo)電性，且具有較低的功函數(shù)，和有機(jī)半導(dǎo)體材料的電子結(jié)構(gòu)匹配性好；同時(shí)，溶液法制備的氧化鋅薄膜具有極高的可見光和近紅外光的光透過(guò)率，材料及制備的成本也非常低。但極低的導(dǎo)電率，嚴(yán)重限制了氧化鋅作為透明電極薄膜在有機(jī)光伏器件上的應(yīng)用。
讓導(dǎo)電率極低的氧化鋅持續(xù)高效導(dǎo)電
在早期研究中，一般通過(guò)元素?fù)诫s，如鋁摻雜、鎵摻雜、硼摻雜或氟摻雜，來(lái)提高氧化鋅的導(dǎo)電率。但元素?fù)诫s不僅降低了氧化鋅薄膜的透光率，也會(huì)影響有機(jī)光伏器件的使用壽命。因此，在有機(jī)光伏器件的實(shí)際使用中，元素?fù)诫s的氧化鋅并未得到廣泛使用。
“我們所要解決的難題就是：如何讓原本導(dǎo)電率極低的氧化鋅保持持續(xù)高效的導(dǎo)電率。”唐正告訴科技日?qǐng)?bào)記者。
基于紫外光摻雜技術(shù)，唐正課題組創(chuàng)新性開發(fā)了一種不需要元素?fù)诫s，便可大幅提高氧化鋅導(dǎo)電率的策略。
雖然“紫外光摻雜可提高氧化鋅的導(dǎo)電率”在此前已有文獻(xiàn)報(bào)道過(guò)，但是其導(dǎo)電率提升幅度有限，摻雜后的氧化鋅依然無(wú)法用作有機(jī)光伏器件的透明薄膜電極。
基于溶膠—凝膠技術(shù)，唐正課題組通過(guò)多次逐層沉積工藝，制備多層薄膜，來(lái)提高氧化鋅薄膜中的氧空位的濃度，從而大幅提高紫外光摻雜的效率，成功將紫外光摻雜后的氧化鋅的導(dǎo)電率提高到了500西門子/厘米，比早期研究報(bào)道的紫外摻雜的氧化鋅薄膜的導(dǎo)電率高了2—5倍。
“簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，氧化鋅吸收紫外光后會(huì)產(chǎn)生電荷，電荷越多，導(dǎo)電性越高。隨著紫外光的消失，電荷也逐漸消失。氧空位的作用就是讓氧化鋅產(chǎn)生更多的電荷，并保證電荷不會(huì)消失，成為一個(gè)持續(xù)擁有電荷的導(dǎo)體。”唐正解釋道，逐層沉積法的目的便是通過(guò)逐層增加氧化鋅薄膜的厚度，提高氧空位的濃度，實(shí)現(xiàn)氧化鋅導(dǎo)電率的提高。
和早期研究結(jié)果不同，逐層沉積工藝制備出的紫外光摻雜氧化鋅薄膜的表面功函數(shù)低、表面粗糙度低，同時(shí)，薄膜厚度可以簡(jiǎn)單的通過(guò)提高氧化鋅薄膜的沉積次數(shù)來(lái)得到提升，實(shí)現(xiàn)了高性能有機(jī)光伏器件透明電極材料所需要具備的技術(shù)要求。
由于逐層沉積工藝制備出的紫外摻雜氧化鋅薄膜還具有紫外屏蔽作用，這相當(dāng)于給有機(jī)光伏器件擦了一層“防曬霜”。相對(duì)于基于ITO的器件，其展示出了更加優(yōu)異的器件使用壽命。
“這也是我們研究的意外之喜。”唐正笑著說(shuō)道。
未來(lái)光伏技術(shù)將開辟全新應(yīng)用領(lǐng)域
“進(jìn)一步提高氧化鋅的導(dǎo)電率是我們下一步的研究方向。”唐正說(shuō)，目前，逐層沉積工藝制備的紫外光摻雜氧化鋅薄膜的導(dǎo)電率，可以滿足構(gòu)建實(shí)驗(yàn)室尺度的有機(jī)光伏器件。要實(shí)現(xiàn)有機(jī)光伏器件大規(guī)模工業(yè)化，其透明電極薄膜的導(dǎo)電率當(dāng)然是越高越好。
據(jù)介紹，唐正課題組制備的紫外光氧化鋅薄膜的最大尺寸可達(dá)5×5厘米。未來(lái)，通過(guò)使用狹縫擠壓涂布法等工業(yè)化兼容的薄膜沉積法，制備具有更大面積的逐層沉積的紫外光摻雜氧化鋅薄膜或?qū)⒅朴袡C(jī)光伏市場(chǎng)化進(jìn)程。
不久的將來(lái)，有機(jī)光伏技術(shù)不僅可以與傳統(tǒng)的“硅光伏”技術(shù)形成應(yīng)用互補(bǔ)，同時(shí)也會(huì)開辟光伏技術(shù)全新的應(yīng)用領(lǐng)域。例如，有機(jī)光伏器件可以在弱光環(huán)境下，通過(guò)吸收環(huán)境光、室內(nèi)光，對(duì)室內(nèi)的電子元件進(jìn)行持續(xù)供電，因此可以解決電子元件依賴外部電源這一嚴(yán)重制約物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的問題，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展。
關(guān)鍵詞：
透明導(dǎo)電薄膜
樂活HOT
-
四川正式啟動(dòng)三級(jí)保供電調(diào)控措施
繼8月11日、14日連續(xù)兩次召開電力保供工作緊急視頻會(huì)議后，8月15日，四川再次召開電力保供調(diào)度會(huì)。記者從會(huì)上獲悉，預(yù)計(jì)全省最大用電負(fù)荷將
-
前7月四川能源項(xiàng)目累計(jì)完成投資4
今年以來(lái)，四川積極擴(kuò)大能源領(lǐng)域有效投資，前7月能源項(xiàng)目累計(jì)完成投資493億元、同比增長(zhǎng)4%。8月15日，省能源局相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，前7月煤炭類
-
四川加力加勁堅(jiān)決遏制事故多發(fā)頻
8月15日，全省防汛減災(zāi)、森林草原防滅火工作電視電話會(huì)議召開，深刻汲取彭州8·13山洪災(zāi)害教訓(xùn)，分析研判當(dāng)前形勢(shì)，安排部署下一步重點(diǎn)工作
-
四川攀枝花推動(dòng)打造職業(yè)能力建設(shè)
8月9日，攀枝花技師學(xué)院實(shí)習(xí)工廠里，焊花四濺，機(jī)器聲此起彼伏。身穿工作服的教師周樹春，在一間間操作室里進(jìn)進(jìn)出出，指導(dǎo)學(xué)生們焊接。過(guò)去
-
上半年湖南物流需求平穩(wěn)增長(zhǎng)行業(yè)
記者從省發(fā)改委獲悉，上半年全省物流需求平穩(wěn)增長(zhǎng)，行業(yè)運(yùn)行總體平穩(wěn)。全省社會(huì)物流總額64096 2億元，同比增長(zhǎng)4 4%;全省物流業(yè)總收入為2270
-
湖南各地工業(yè)企業(yè)忙生產(chǎn)全力以赴
在全球最大地下工程裝備制造基地，掘進(jìn)機(jī)生產(chǎn)計(jì)劃已排到年底;千億級(jí)工程機(jī)械產(chǎn)業(yè)園區(qū)邊建設(shè)邊生產(chǎn)，打造智能制造標(biāo)桿……時(shí)已立秋，三湘大
-
江西贛州醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)體系進(jìn)一步
上猶縣水巖鄉(xiāng)衛(wèi)生院醫(yī)生蔡昌才驅(qū)車前往金盆村為村民駱運(yùn)招治病。以往，每月去醫(yī)院就診不僅路途遠(yuǎn)，還要排隊(duì)。這幾年有了家庭醫(yī)生后，直接送
-
江西堅(jiān)持問題導(dǎo)向推進(jìn)藥品安全專
今年2月以來(lái)，省藥監(jiān)局深入開展藥品安全專項(xiàng)整治行動(dòng)，堅(jiān)持問題導(dǎo)向，以嚴(yán)厲打擊違法犯罪行為、全面排查風(fēng)險(xiǎn)隱患為手段，推進(jìn)專項(xiàng)整治行動(dòng)
-
江西九江多舉措為創(chuàng)業(yè)者營(yíng)造良好
沒想到，現(xiàn)在直接在窗口就能辦理，真是太方便了。蔣瓊在九江市經(jīng)營(yíng)一家造型工作室，近期有意擴(kuò)大生意規(guī)模，需要資金周轉(zhuǎn)。她帶齊資料來(lái)到九
-
上半年江西新余全市外貿(mào)進(jìn)出口總
記者從新余海關(guān)獲悉，今年上半年，新余市外貿(mào)取得了較好成績(jī)，全市外貿(mào)進(jìn)出口總值184 3億元，同比增長(zhǎng)84 3%，高出全國(guó)平均水平74 9個(gè)百分點(diǎn)
-
南昌高新區(qū)多舉措推動(dòng)重點(diǎn)項(xiàng)目建
作為南昌市第二季度集中開工的重大項(xiàng)目之一，南昌數(shù)谷產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目總投資100億元，計(jì)劃2024年5月完工交付使用，擬引進(jìn)字節(jié)跳動(dòng)、華為(南昌)工
-
安徽淮南頒發(fā)優(yōu)才卡落實(shí)高層次人
淮南市向中國(guó)工程院院士、安徽理工大學(xué)校長(zhǎng)袁亮頒發(fā)了第一張淮南市高層次人才優(yōu)才卡。為深化我為人才辦實(shí)事實(shí)踐活動(dòng)，落實(shí)高層次人才服務(wù)保
-
宿州市埇橋區(qū)細(xì)化工作舉措筑牢防
連日來(lái)，宿州市埇橋區(qū)不斷細(xì)化各項(xiàng)工作舉措，壓實(shí)防汛各項(xiàng)責(zé)任，提升應(yīng)急救援保障能力，筑牢防汛安全堤。目前，該區(qū)防汛物資已儲(chǔ)備到位，全
-
安徽無(wú)為市“交地即交證”優(yōu)化營(yíng)
近日，無(wú)為市自然資源和規(guī)劃局、無(wú)為市福渡鎮(zhèn)人民政府在無(wú)為潤(rùn)峰中海置業(yè)有限公司項(xiàng)目部現(xiàn)場(chǎng)舉行交地即交證頒證儀式，標(biāo)志該市交地即交證優(yōu)
-
安徽全椒縣推動(dòng)農(nóng)村寄宿制學(xué)校試
設(shè)施齊全的衛(wèi)生食堂、水沖式的獨(dú)立衛(wèi)生間、樓道墻體粉刷一新的宿舍……走進(jìn)安徽省全椒縣武崗學(xué)校，已經(jīng)運(yùn)行滿一年的農(nóng)村特色寄宿制學(xué)校成果
娛樂LOVE
安徽安慶市正式成立“老年助餐慈善基
記者日前從安慶市民政局獲悉，該市慈善會(huì)近日設(shè)立老年助餐慈善基金，共同守護(hù)老年人舌尖上的幸福。該基金專項(xiàng)用于資助城鄉(xiāng)社區(qū)老年食堂、社
安徽淮北積極落實(shí)2022年電網(wǎng)防汛度汛
近日，國(guó)網(wǎng)淮北供電公司工作人員來(lái)到110千伏中泰變電站開展防汛隱患排查。該公司積極落實(shí)2022年防汛度汛措施，提前細(xì)化應(yīng)急預(yù)案，推進(jìn)極端
安徽全椒縣完善拓展人力信息資源助企
今年以來(lái)，全椒縣不斷完善拓展人力資源信息庫(kù)、勞務(wù)對(duì)接信息庫(kù)、企業(yè)用工需求信息庫(kù)三庫(kù)信息資源，已摸排400多家次企業(yè)缺工崗位信息1 2萬(wàn)個(gè)
宿州市埇橋區(qū)柔性引進(jìn)博士推進(jìn)鄉(xiāng)村振
宿州市埇橋區(qū)實(shí)施博士匯工程，柔性引進(jìn)29名博士擔(dān)任副鄉(xiāng)鎮(zhèn)長(zhǎng)或園區(qū)副主任，他們將為加快產(chǎn)業(yè)發(fā)展、推進(jìn)鄉(xiāng)村振興強(qiáng)化智力支持。目前，博士專
安徽印發(fā)出臺(tái)全面實(shí)施零基預(yù)算改革方
為進(jìn)一步提高財(cái)政資源配置效率和資金使用效益，省政府印發(fā)《安徽省全面實(shí)施零基預(yù)算改革方案》，明確從編制2023年預(yù)算起，在全省范圍內(nèi)全面
5月份安徽居民消費(fèi)價(jià)格同比上漲2.3%
近日,國(guó)家統(tǒng)計(jì)局安徽調(diào)查總隊(duì)發(fā)布了我省5月份居民消費(fèi)價(jià)格統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)顯示,我省居民消費(fèi)價(jià)格同比上漲2 3%,同比漲幅比上月回落0 4個(gè)百分
安徽多種方式引導(dǎo)群眾防范非法集資風(fēng)
合肥地鐵1號(hào)線、3號(hào)線上滾動(dòng)播放防范非法集資宣傳視頻,淮南市發(fā)布《致老年群眾的一封信》……6月份是一年一度防范和處置非法集資宣傳月,今
鐵路部門持續(xù)加大長(zhǎng)三角地區(qū)運(yùn)力投放
記者從中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司獲悉,隨著上海疫情防控形勢(shì)持續(xù)向好,為進(jìn)一步適應(yīng)旅客出行需要,助力復(fù)工復(fù)產(chǎn),鐵路部門自6月10日起持續(xù)加
安徽六安持續(xù)精準(zhǔn)施策全力促進(jìn)工業(yè)發(fā)
六安市與蔚來(lái)汽車簽署合作協(xié)議,共建智能電動(dòng)汽車零部件配套產(chǎn)業(yè)園區(qū)。該園區(qū)一期計(jì)劃2023年上半年投產(chǎn),建成后將具備年產(chǎn)30萬(wàn)噸鋁壓鑄產(chǎn)能,
安徽淮北全力維護(hù)外賣送餐員合法權(quán)益
為切實(shí)防范化解新業(yè)態(tài)領(lǐng)域重大風(fēng)險(xiǎn)隱患,強(qiáng)化外賣送餐員權(quán)益保障工作,淮北市市場(chǎng)監(jiān)管局充分發(fā)揮職能作用,全力維護(hù)外賣送餐員合法權(quán)益?；幢?/p>
湖南漣源開展專項(xiàng)行動(dòng)一對(duì)一為企業(yè)紓
位于漣源市的湖南三合美新材料科技有限公司，兩條生產(chǎn)線滿負(fù)荷運(yùn)行，生產(chǎn)聚氨酯和巖棉復(fù)合板。因產(chǎn)品升級(jí)與產(chǎn)能擴(kuò)充，急需新增兩條生產(chǎn)線，
湖南藍(lán)山縣進(jìn)村入戶排查整治自建房安
老叔，這棟房屋墻體有開裂痕跡，要維修加固，安全重要!5月20日，藍(lán)山縣塔峰鎮(zhèn)果木村，黨員干部上門開展農(nóng)村自建房安全隱患排查整治。連日來(lái)
一季度湖南萬(wàn)元產(chǎn)值綜合能耗同比下降
近日，湖南省工業(yè)通信業(yè)節(jié)能監(jiān)察中心發(fā)布一季度全省六大高耗能行業(yè)能源消耗統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)報(bào)告。據(jù)該報(bào)告，一季度全省146家主要高耗能企業(yè)的萬(wàn)元
濟(jì)南起步區(qū)一年來(lái)累計(jì)簽約優(yōu)質(zhì)項(xiàng)目11
萬(wàn)里黃河第一隧濟(jì)南黃河濟(jì)濼路隧道建成通車，占地4000余畝的新能源乘用車零部件產(chǎn)業(yè)園加快施工……記者21日采訪獲悉，建設(shè)實(shí)施方案獲批復(fù)一
山東發(fā)布通知啟動(dòng)傳統(tǒng)民居保護(hù)利用試
省住房城鄉(xiāng)建設(shè)廳、省財(cái)政廳近日聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于做好傳統(tǒng)民居保護(hù)利用試點(diǎn)工作的通知》，在全省部署開展傳統(tǒng)民居保護(hù)利用試點(diǎn)工作。此次試點(diǎn)