石墨炔摻雜提升鈣鈦礦電池性能研究最（zuì）新進展

石墨炔摻雜提升鈣（gài）鈦礦電池性能研究最新進（jìn）展

作為繼富（fù）勒烯、碳納米管、石墨烯之後的一種新型全（quán）碳納米結構材料，石墨炔具有豐富碳化學鍵、大共軛體係及寬麵間距等特性以及優良（liáng）化學穩定性，被譽為“最穩定的一種人工合成二炔（quē）碳（tàn）同素異形體”。石墨炔獨特的結構特性，使其與（yǔ）無機納米粒子、有機聚（jù）合物、染（rǎn）料（liào）分子（zǐ）等發生相互作（zuò）用或鍵合，表現出獨特（tè）電子轉移增強特性，在信息技術、儲（chǔ）能、光電、催化、生物和（hé）醫藥等領域具有重要應用前景。


作為新一代太陽能電（diàn）池（chí）的代表，鈣鈦礦電池發（fā）展迅猛。器件界（jiè）麵性質對鈣鈦礦（kuàng）電池性能（néng）影響很大，顯著（zhe）影響著其載流子抽提和器件效率。目前鈣（gài）鈦礦（kuàng）電池器件性能的進一步提升，部分受限於界麵層的（de）形貌和載流（liú）子輸運能力。


近期，中國科學院青島生物能（néng）源與過程研究所研究員酒同鋼帶（dài）領的（de）碳基能源轉換材料研究組，將石墨炔摻雜進鈣鈦礦太陽（yáng）能電池的雙層電（diàn）子傳輸層中，有效地提高了電子傳輸（shū）層的電導（dǎo），進而提升了鈣鈦礦電池的器件性能，獲得了20%的（de）光（guāng）電轉（zhuǎn）換效（xiào）率（lǜ）。

研究表（biǎo）明，雙（shuāng）層（céng）摻雜石（shí）墨炔改善了界麵材料（liào）薄膜形態（tài），由（yóu）於（yú）石墨炔強的π-π共軛結構與PCBM及ZnO之間的相互作用，PCBM和ZnO界（jiè）麵層的電子傳輸性能得到了極大提（tí）升。阻抗測試表明，石墨炔的雙層摻雜降低了電荷在界麵（miàn）處的複合，使得器件填充因（yīn）子明顯提高，從而提升了器件光電轉換效率。電容-電壓曲線表明，石墨炔獨（dú）特的化學（xué）結構、極（jí）強的（de）電子傳輸能力使得界麵處的電荷積累顯（xiǎn）著減（jiǎn）少，明顯改（gǎi）善了鈣鈦礦太陽能電池常（cháng）見的遲滯效應。新型碳材料石墨炔的（de）引入有效提高了鈣鈦（tài）礦電（diàn）池的性能，為石墨炔應用開發以及鈣鈦礦電池器件（jiàn）研究提供了新思路。


相關研究成（chéng）果發表在Nano Energy上。該研（yán）究得到了國家自然科學基金委、山（shān）東省重大基礎研究項目、中科院青年創新促進（jìn）會、青島能源所啟動（dòng）基金（jīn）的資（zī）助。

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