香港理工大學應用物理系已成功研制出高效率及低成本的石墨烯電極半透性鈣鈦礦太陽能電池。
在摻雜氟的氧化錫底部電極(FTO)或石墨烯頂部電極的照射下，這種新發(fā)明的功率轉(zhuǎn)換效率(PCEs)約為12%，而傳統(tǒng)的半透明太陽能電池只有7%。
其潛在的低成本低于每瓦0.5港元，與現(xiàn)有硅太陽能電池的成本相比降低了50%以上，將使其在未來得到廣泛應用。
太陽能是可再生能源的重要來源，利用太陽能電池的光伏效應將光能直接轉(zhuǎn)化為電能。
第一代晶硅太陽能電池板是高度穩(wěn)定的，具有高效的能量轉(zhuǎn)換，但不透明和昂貴。
第二代太陽能電池，即薄膜太陽能電池，重量輕，可制成柔性電池。
然而，它們是由稀有材料制成，結(jié)構(gòu)復雜，需要高溫處理。
近年來，隨著生產(chǎn)高pce、易制造、低成本的太陽能電池板的研究目標，科學家們一直在研究第三代太陽能電池。
鈣鈦礦太陽能電池作為一種新型的第三代太陽能電池，由于其功率轉(zhuǎn)換效率高、制造工藝簡便、成本低等優(yōu)點，近年來受到了廣泛的關注。
為改善PCEs及降低半透明太陽能電池板的成本，理大研究人員研發(fā)出首個以石墨烯為電極的半透明鈣鈦礦太陽能電池。
石墨烯是太陽能電池透明電極的理想候選材料，具有高透明性、良好的導電性和潛在的低成本。
太陽能電池的半透明特性使其能夠吸收兩側(cè)的光線，可廣泛應用于窗戶、立面、百葉和建筑物屋頂，將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，從而大大增加了收集太陽能的表面積。
石墨烯作為一種先進材料，早在十多年前就已被發(fā)明出來，而理大則創(chuàng)新了簡單的處理技術來提高石墨烯的導電性，以滿足其在太陽能電池中的應用需求。
首先，石墨烯的電導率顯著提高，通過在導電聚合物聚(3,4-乙二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸鹽)(PEDOT:PSS)的薄層上涂覆一層導電聚合物，該聚合物在疊層過程中也被用作鈣鈦礦活性層的附著力層。
其次，為了進一步提高功率轉(zhuǎn)換效率，理大研究人員發(fā)現(xiàn)，采用多層化學氣相沉積石墨烯作為頂部透明電極制作太陽能電池，可以在保持電極高透明度的同時，進一步降低電極的板電阻。
最后，通過改進鈣鈦礦薄膜上的頂部石墨烯電極與空穴傳輸層(spiro-OmetaD)的接觸，進一步優(yōu)化了本發(fā)明的性能。
由于石墨烯具有良好的機械彈性，且制備方便，本發(fā)明可用于印刷或卷對卷工藝的半透性鈣鈦礦太陽能電池的批量生產(chǎn)。
這種半透明的太陽能電池將填補現(xiàn)有太陽能電池無法填補的市場空白。
