Nature Commun:效率达到最高记录的WSe2柔性太阳能电池
纳米技术 纳米 2021-12-27

半导体过渡金属硫化物(TMD)是具有前景的柔性高容量光伏材料,因为其具有超高的光学吸收系数、合适的能带结构、自钝化界面等优点。

但是,金属-TMD界面上可能产生Fermi能级钉扎现象,而且经典的掺杂方法难以用于TMD基柔性太阳能电池器件,因此目前大多数的TMD太阳能电池的效率难以超过2 %。而且,由于电池需要在柔性基底上构建,因此容易导致TMD界面损伤,进一步导致电池性能衰减。

有鉴于此,斯坦福大学Krishna C. Saraswat等报道改进WSe2型TMD的柔性太阳能电池,通过多种改进技术,实现了目前最好的柔性电池性能。

本文要点:

(1)

通过多种方法改善柔性太阳能电池的性能:通过透明石墨烯作为电极消除Fermi能级钉扎问题;通过MoOx用于掺杂、钝化、抗光反射多种作用;通过干净、非损伤性转移方法实现了在质量较轻的聚酰亚胺基底上构建柔性太阳能电池。

(2)

通过以上方法的结合,在WSe2柔性太阳能电池中实现了创纪录的5.1 %电池效率和4.4 W g-1功率,性能可以与CdTe、CuInGaSe、无定形Si、III-V等薄膜太阳能电池的性能比拟。

进一步的,作者预测TMD基太阳能电池的功率能够达到46 W g-1,因此为太空、可穿戴、植入型电子器件提供广泛的机会。

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参考文献

Koosha Nassiri Nazif, High-specific-power flexible transition metal dichalcogenide solar cells, Nature Commun. 2021, 12, 7034

DOI: 10.1038/s41467-021-27195-7

https://www.nature.com/articles/s41467-021-27195-7

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