透明的导电涂层可以保护高级太阳能电池和触摸屏

2019-11-23 10:31:15

麻省理工学院的研究人员对透明的导电涂层材料进行了改进,使其导电率提高了十倍。当并入一种类型的高效太阳能电池中时,该材料可提高电池的效率和稳定性。

麻省理工学院博士后Meysam Heydari Gharahcheshmeh,教授Karen Gleason和Jing Kong等三人的论文在《科学进步》杂志上发表了新发现。

格里森解释说:“我们的目标是找到一种既导电又透明的材料,这将在包括触摸屏和太阳能电池在内的一系列应用中有用。” 她说,当今最广泛用于此类目的的材料称为铟锡氧化物(ITO),用于铟钛氧化物,但该材料非常脆,经过一段时间使用后会破裂。

格里森和她的共同研究者两年前改进了一种透明导电材料的柔性版本,并发表了他们的发现,但是这种材料仍然远远不能与ITO的高光学透明性和导电性相结合。她说,新的,更有序的材料比以前的版本好10倍以上。

组合的透明度和电导率以西门子每厘米为单位进行测量。ITO的范围从6,000到10,000,尽管没有人期望有一种新材料能够满足这些数字,但研究的目标是找到一种至少可以达到35的材料。较早的出版物通过展示50的值超过了该材料。 ,而新材料已超越了这一结果,现在达到了3,000;该小组仍在努力调整流程,以进一步提高这一水平。

高性能柔性材料(称为PEDOT的有机聚合物)使用称为氧化化学气相沉积(oCVD)的方法沉积在只有几纳米厚的超薄层中。此过程形成一层,其中形成聚合物的微小晶体的结构都完美地水平排列,从而赋予材料高导电性。另外,oCVD方法可以减小微晶内的聚合物链之间的堆叠距离,这也增强了电导率。

为了证明这种材料的潜在用途,研究小组将高度对齐的PEDOT层结合到了钙钛矿基太阳能电池中。由于这种电池的高效率和易于制造,因此被认为是硅的非常有前途的替代品,但是它们缺乏耐用性是一个主要缺点。借助新型oCVD对准的PEDOT,钙钛矿的效率得到了提高,其稳定性提高了一倍。

Heydari Gharahcheshmeh说,在最初的测试中,oCVD层应用于直径为6英寸的基板,但是该工艺可以直接应用于大规模的卷对卷工业规模制造过程。他说:“现在很容易适应工业规模的增长。” 事实是,涂层可以在140摄氏度下加工,这比其他材料所需的温度要低得多。

oCVD PEDOT是一种温和的单步工艺,能够根据柔性太阳能电池和显示器的需要直接沉积到塑料基板上。相反,许多其他透明导电材料的侵蚀性生长条件要求在不同的,更坚固的基板上进行初始沉积,然后进行复杂的工艺以剥离该层并将其转移到塑料上。

由于材料是通过干式气相沉积工艺制成的,因此产生的薄层甚至可以遵循表面的最细轮廓,将它们均匀地涂覆,这在某些应用中可能很有用。例如,可以将其涂覆到织物上并覆盖每根纤维,但仍允许织物透气。

该团队仍然需要在更大范围内演示该系统,并在更长的时期和不同的条件下证明其稳定性,因此研究正在进行中。格里森说:“但是,没有任何技术障碍可以推动这一进程。这实际上只是谁将其投入市场的问题。”

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。