最近的一篇论文发表在杂志上ACS应用电子材料欧洲杯足球竞彩回顾了利用铁二硫化/黄铁矿在太阳能电池以提高他们的效率。
研究:黄铁矿在光电:回顾最近的趋势和挑战。图片来源:LukVFX / Shutterstock.com
背景
日益增长的能源需求加上迅速枯竭的化石燃料增加了可再生能源发电的重要性。太阳能电池已成为一个合适的选择,因为他们代表了清洁和可持续的能源生产方式。太阳能电池是由各种各样的材料性能的细胞。欧洲杯足球竞彩
存在巨大的潜力提高太阳能电池的整体性能通过引入新材料。欧洲杯足球竞彩黄铁矿或二硫化就是这样的一个材料,获得了关注光伏(PV)细胞由于其低成本,合适的能带,和高吸收系数。此外,黄铁矿是地球上无毒和丰富,这使得它更适合作为光伏材料。
在这项研究中,研究人员回顾了最近的进步在黄铁矿的合成及其在太阳能电池中使用。
黄铁矿的合成
传统合成路线,比如solvothermal法,水热法,热注入法和电沉积方法,被广泛用于合成不同的黄铁矿结构。
先进的合成方法,如溅射、物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD),也用于合成黄铁矿以达到更好的控制最终产品质量和实验条件。
被用于合成黄铁矿的其他方法包括连续蒸发、磁field-laser消融,脉冲电子沉积,aerosol-assisted CVD、喷雾热解法、生物合成、球磨,和液相剥离。
水热法合成黄铁矿纳米颗粒、纳米棒、纳米管、纳米晶体、微球,花nanocubic晶体,不规则microcubes,黄铁矿欧洲杯猜球平台在不同的反应温度和时间。
合成黄铁矿结构被用于莫̈ssbauer光谱学,热电分析和铬酸盐离子减少在锂离子电池和超级电容器电极和quantum-dot-sensitized太阳能电池。
黄铁矿团簇、纳米颗粒、纳米晶体、薄膜和微球合成使用欧洲杯猜球平台solvothermal方法。装配式黄铁矿结构被用于光伏测量和表征和钠电池。
热注入法被用来制造黄铁矿纳米颗粒,纳米晶体,nanocubes,一维(1 d)和二维(2 d)纳米硫化铁矿。欧洲杯猜球平台合成硫化铁矿用于内在能量储存,氢进化电催化作用,带隙调整光伏电池,光伏测量,seed-stimulation,空穴传输层的镉碲(CdTe)太阳能电池。
黄铁矿影片准备使用一种新颖的混合动力系统组成的一种溅射过程co-evaporation和合成电影作为空穴传输层用于硫镉(cd) / CdTe太阳能电池。
使用太阳能电池的黄铁矿
涂料太阳能电池(DSSCs)
DSSCs得到了显著的关注在过去几年由于其低成本、多功能性和效率比传统的太阳能电池。DSSCs由工作电极、敏化剂、电解质和对电极(CE)。
虽然铂通常用作DSSCs CE,金属是非常昂贵的,这限制了其在商业应用中使用。黄铁矿是一个合适的替代铂为CEs铂。
DSSCs Cobalt-doped黄铁矿作为CE,钴的浓度不同,从0到0.5的原子比例相对于铁。功率转换效率的增加(PCE)是7.16%纯的黄铁矿时用作CE和8.36%的钴和铁浓度相等时CE。PCE的上升是由于电流密度的增加和填充因子。
与黄铁矿sulfur-doped石墨烯复合材料是利用作为electrocatalyst DSSCs。黄铁矿CE论证PCE的8.1%,这是类似于8.3%的PCE取得白金用作CE。此外,获得黄铁矿结构显示增强稳定性。
与150±25 nm直径中空多孔黄铁矿纳米粒子合成的欧洲杯猜球平台硫化氧化铁从普鲁士蓝被用作DSSCs CE。合成空心黄铁矿取得了7.31%的PCE。
有机光伏电池(OPVCs)
OPVCs /有机太阳能电池(osc)具有许多好处,如机械的灵活性和更好的调优。此外,OPVCs可以在温和的条件下生产,这使他们一个有吸引力的替代硅基太阳能电池。
OPVCs由一个混合有源层(包含n型受体和p型捐赠有机半导体电极之间的透明材料制成的底部和顶部。欧洲杯足球竞彩
散装异质结(BHJ) OPVCs显示超过17%的效率串联配置。然而,BHJ太阳能电池的效率可以增加公司的先进材料和更好的结构配置。欧洲杯足球竞彩
合成了半球形的黄铁矿和作为电子受体层BHJ使用玻璃/氧化铟锡(ITO) /聚(材料间是的运动):聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT: PSS) /聚(thieno [3、4 b] thiophene-co-benzodithiophene):[6 6]苯基C71年丁酸甲酯:黄铁矿(PTB7: PC71BM:菲斯2)/聚(9,9-bis (3′- (N, N-dimethylamino)丙基)2,7-florene) -alt-2, 7 - (9, 9-dioctylflorene)] (PFN) /金属(FM)配置。
FM是由16.5%的锡、铋铟51%,和32.5%。活性层包括PC71BM和PTB7被利用。介绍了黄铁矿纳米晶体在0到1%重量比率。
PCE是增加与黄铁矿纳米晶体的浓度上升,PCE最高的浓度6.47%的观察到0.5%的黄铁矿,黄铁矿纳米晶体增加电荷转移和加速电荷分离的途径。
黄铁矿使用胶体量子点准备solvothermal路线被利用作为电子受体层组成的BHJ -phenyl-C(6,6)的混合物60丁酸甲酯(PCBM)和聚(3-hexylthiophene-2 5-diyl) (P3HT)共轭聚合物。
黄铁矿的浓度变化从10到40% wt. P3HT的观察和3.62%的最高PCE在黄铁矿wt 20%。进一步提高浓度导致减少PCE。没有黄铁矿的PCE的掺杂BHJ为2.32%,这表明黄铁矿的协同效应。
无机太阳能电池(isc)
isc组成多个子类的太阳能电池,包括砷化镓−−锗太阳能电池(砷化镓)CdTe太阳能电池,铜−−铟硒化镓−(香烟)太阳能电池、硅基太阳能电池,太阳能电池系统得到了广泛应用。
其中,硅基太阳能电池获得了更多的关注比其他ipo由于效率高的超过27%,高可靠性,降低操作和制造成本。
与不同的镍黄铁矿晶体掺杂浓度采用热注入法合成然后用作空穴传输层CdTe太阳能电池。PCE最高在0.05%镍浓度,然后急剧下降,当浓度增加超出了最佳镍浓度。
同样,铜/黄铁矿金的PCE CdTe太阳能电池12.7%到11.8%在铜/金细胞没有黄铁矿。PCE在加入黄铁矿的增加归因于势垒高度的显著减少。
总而言之,黄铁矿在太阳能电池的使用可以大大提高他们的PCE。然而,还需要更多的研究来调查使用此策略的可行性,以商业规模来满足未来的能源需求在一个可持续和环保的方式。
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源
Nayfeh,。Alhassan, s M。Zaka, A黄铁矿在光电:回顾最近的趋势和挑战。ACS应用电子材料欧洲杯足球竞彩2022年。https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsaelm.2c00489
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