石墨烯与太阳能的那点事

一种使用“魔术”化学品控制二维材料边缘的方法。

像单个原子层一样薄的材料被称为二维或2D材料。最著名的例子是石墨烯及其半导体类似物二硫化钼。研究这种材料固有的一个特殊特性-它们的优势，可以使该领域的未来发展受益。

2D材料由于其出众的光学和电子特性而吸引了相当多的关注，并显示出在下一代太阳能电池和其他光电器件应用的巨大潜力。随着光伏产业向更薄的活性材料趋势发展，二维材料原子级的厚度和高度的柔性使得它们成为在未来一代光伏技术集成中的优选。

石墨烯具有高透明度和导电性，不仅可以用作太阳能电池中的电极，而且它的双极电传输也使它能够同时用作正极和负极。石墨烯以外的2D材料，如过渡金属二硫化物，是单层水平的直接带隙半导体，可用作超薄柔性太阳能电池的活性层。

石墨烯的掺杂对于降低其薄层电阻和调整硅太阳能电池的内建电势至关重要。

来自美国中佛罗里达大学的Jayan Thomas教授和Tania Roy教授（共同通讯）在Advanced Materials上发表综述，题为“The Role of Graphene and Other 2D Materials in Solar Photovoltaics”。全面回顾了基于2D材料的太阳能光伏技术的现状，以便利用太阳能电池2D材料的最新进展来制定各种光伏技术的未来路线图。

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对不同的二维半导体材料的带隙值进行比较

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对不同类型的基于2d材料的太阳能电池的示意图

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石墨烯带结构

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三种单层TMDC和石墨烯的吸光度

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roll‐to‐roll制备石墨烯薄膜

基于2D/2D异质结构的太阳能电池具有高吸收系数、高辐射效率和清晰的清洁界面，可导致活性材料的每克最高瓦特利用率。石墨烯还被认为具有热载流子太阳能电池和生物传感器储能集成太阳能电池芯片的应用潜力。将大面积卷对卷加工的石墨烯应用于当前的太阳能光伏平台是石墨烯研究的重要方向之一。