年份 發(fā)行量 (47) 文章編號(hào)：()4G07 砷化鎵太陽能電池板碳電極研究進(jìn)展？ ) 摘要：砷化鎵太陽能電池板因其成本低廉、制作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、光電轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。 為了在更高光電轉(zhuǎn)換效率的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高其成本，研究人員用碳代替貴金屬作為電池的對(duì)電極，在不使用昂貴的空穴傳輸層的情況下將光電轉(zhuǎn)換效率從1提高到2。 根據(jù)碳電極在砷化鎵太陽能電池中的應(yīng)用，介紹了碳電極的導(dǎo)電機(jī)理、成分結(jié)構(gòu)、制備方法和應(yīng)用技術(shù)，并對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。 關(guān)鍵詞：碳電極； 砷化鎵； 太陽能電池板 ssn. .2016.10.008 [17]的光電轉(zhuǎn)換效率在鈣鈦礦中也達(dá)到了6.64%。 0 在太陽能電池板中，使用碳電極代替電極作為電池陰極。 PtAu太陽能是世界上最豐富的清潔能源。 高效率的研究年使用碳電極作為對(duì)電極來使用混合陽離子。

2014年，低成本太陽能電池板是解決全球能源消耗減少問題的重要途徑。 亞型砷化鎵材料x-5-[(5-AVA)是x替代碘鉛的重要途徑。 甲胺制備空。 。 3NH3-(MA)1-PbI3](3)，替代染料作為光敏劑，得到帶有空穴傳輸層的氮化物太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率，自電池PbI3的光電轉(zhuǎn)換效率，，自液體王明奎等人[18]將有機(jī)金屬鹵化物率提高到3.8%和G12.84%。 2015年，砷化鎵材料具有直接帶隙[2]和較大的吸收系數(shù)[3]，可供對(duì)電極在碳電極和微孔層之間插入、、、高自旋遷移率[4]。 基于有機(jī)金屬鹵化物和空間層獲得的鈣、NiO、15.03%化合物砷化鎵的光電轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池板已成為重要的研究熱點(diǎn)，而鈦礦太陽能電池板[19-20]年內(nèi)這些低-成本結(jié)構(gòu)。 3、砷化鎵太陽能電池板通常以砷化鎵太陽能電池板陽極導(dǎo)電玻璃的光電轉(zhuǎn)換效率迅速提高為標(biāo)志。

()、N型電子傳輸層，包括致密層和微孔層、氮化物吸收層、碳電極在砷化鎵太陽能電池板中具有巨大的應(yīng)用潛力()、。 當(dāng)處于相同的電池結(jié)構(gòu)時(shí)，空穴傳輸層和貴金屬對(duì)電極由鈣鈦P(Au)型空穴傳輸層和陰極組成。 當(dāng)陽光射出時(shí)，砷化鎵層會(huì)形成電子-空穴對(duì)。 與目前以碳電極為對(duì)電極的電池相比，電子空穴太陽能電池板通過電子傳輸層到達(dá)陽極，電子通過空穴傳輸層到達(dá)陽極，陰極效率相對(duì)較高，有待進(jìn)一步提高。本文進(jìn)行了改進(jìn)。 最后通過外部電路產(chǎn)生閉環(huán)，對(duì)砷化鎵的導(dǎo)電機(jī)理、成分、結(jié)構(gòu)、制備和應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了綜述。 ,,,,。 太陽能電池實(shí)驗(yàn)室小面積器件的光電轉(zhuǎn)換效率從碳電極的導(dǎo)電機(jī)制每年下降到.8%~.1%[5-13]。 它在光伏行業(yè)具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值，但價(jià)格昂貴。 金碳電極的導(dǎo)電機(jī)理相對(duì)復(fù)雜。 現(xiàn)有的傳導(dǎo)機(jī)制是，。 屬于或充當(dāng)對(duì)電極的氮化物太陽能電池不僅是在非導(dǎo)電聚合物作為粘合劑（AuPt）的基礎(chǔ)上開發(fā)的，而且貴金屬材料的成本相對(duì)較高，并且需要真空蒸發(fā)等高煤炭消耗。 通?？煞譃閷?dǎo)電環(huán)路理論和環(huán)路產(chǎn)生后的自旋轉(zhuǎn)移理論，這兩個(gè)方面的空穴傳輸理論需要以高成本的工藝制備對(duì)電極，而空穴傳輸理論則需要高成本的工藝來制備對(duì)電極。導(dǎo)電環(huán)主要是研究導(dǎo)電環(huán)。

層數(shù)促進(jìn)鈣鈦礦太陽能電池成本大幅增加[14]因此，填料與復(fù)合體系電導(dǎo)率的關(guān)系指的是填料分散在晶界處。 ，，尋找價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定的材料來代替貴金屬作為導(dǎo)電填料，實(shí)現(xiàn)一定工藝條件下的電接觸和導(dǎo)電，電極具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值是的。 。 K． 它具有結(jié)構(gòu)多樣性、物理穩(wěn)定性和豐富的表面物理特性等。[21]提出了導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的熱力學(xué)理論。 這一理論、等特點(diǎn)[15]表明碳材料在地幔中富集且價(jià)格低廉。 樹脂和導(dǎo)電填料顆粒之間的界面效應(yīng)是影響膜層的導(dǎo)電性能。 同時(shí)，碳的費(fèi)米基態(tài)是取代貴金屬電極的最重要原因。 碳電極是Au，，，碳材料產(chǎn)生導(dǎo)電回路的最佳選擇[16]之間？ 形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)鏈管理。 。 2013年，韓宏偉等人。 首次使用碳電極作為電池對(duì)理論[22]并證實(shí)了導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)理論。

， F。 制備沒有空穴傳輸層的氮化物太陽能電池板。 專家組[23]利用凝膠理論很好地解釋了導(dǎo)電涂料的需求。 ()終稿收到日期：收到修訂86和修訂3的日期：2015年AA通03新聞46作者：金迎霞劉慶菊，：，作者簡(jiǎn)介：江西2西，女，山東荊州，二讀01 、碩士6G0、5G1老師6程劉慶菊院士從事光電E材料Gm材料@ynu的研究。 edu． cn(1990-),,,,,. 江西西等人砷化鎵太陽能電池板碳電極的研究進(jìn)展：在一定濕度下烘烤使其干燥，可產(chǎn)生導(dǎo)電電路的發(fā)射電壓并導(dǎo)電。 一般實(shí)際材料的傳導(dǎo)機(jī)制。 ，其原因是導(dǎo)電填料含量高時(shí)這三種機(jī)制共同作用的結(jié)果[22]。 。 電路形成后的自旋遷移理論主要是探討當(dāng)導(dǎo)電率較低、外加電流較小、導(dǎo)電顆粒之間的寬度為比較大。 此時(shí)，隧道效應(yīng)機(jī)制出現(xiàn)的概率較小。 主要有滲透理論[24]，也稱為傳導(dǎo)通道理論。 當(dāng)導(dǎo)電填料濃度較高時(shí)，自旋轉(zhuǎn)移理論滲流發(fā)射機(jī)制發(fā)揮重要作用。

“；理論上，聚合物部件中添加導(dǎo)電填料后，總有可能部分帶電粒子之間的寬度較小，從而產(chǎn)生支鏈傳導(dǎo)通道”，只有導(dǎo)電粒子才能相互接觸以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電。產(chǎn)生電子鏈，穿過鏈的電子越大，傳導(dǎo)通道機(jī)制的作用π越明顯。 中國(guó)聯(lián)通形成傳導(dǎo)量子隧道效應(yīng)理論如那些。 “”，碳電極的組成和制備，孤立的顆?；蛐【奂w彼此非常接近，中間僅由兩層薄薄的樹脂層隔開，使得受熱沖擊激活的電子可以穿過碳電極。 碳電極由碳涂層制成。 刮涂膜在一定濕度下燒成，樹脂界面層產(chǎn)生的勢(shì)壘過渡到相鄰的導(dǎo)電顆粒，形成結(jié)。 因此，碳電極的成分由碳涂層的成分決定。 產(chǎn)生較大隧道電壓的場(chǎng)發(fā)射理論表明，導(dǎo)電碳涂層是由碳材料和液體粘合劑組成的機(jī)制。 “”，當(dāng)粒子之間的內(nèi)部電場(chǎng)很強(qiáng)時(shí)，電子將有很高的概率飛過混合物的粘稠涂料。 為了提高涂料的性能，有時(shí)會(huì)加入樹脂界面層的阻隔層，對(duì)相鄰的導(dǎo)電顆粒形成阻隔。 電場(chǎng)引起的一些涂層[27]碳涂層各部分的成分和功能見表。 ,1. 表面碳涂層各部分的組成及功能 11 各組分的組成及功能 參考文獻(xiàn) 碳材料 導(dǎo)電炭黑、石墨、碳纖維、碳納米管、石墨烯 控制碳涂層的導(dǎo)電機(jī)理 [] [] 3529 無機(jī)粘結(jié)劑； 玻璃粉、金屬氧化物，保證薄膜與基材之間的粘合硬度[][]礦物油、離子液體、有機(jī)聚合物等三種有機(jī)粘結(jié)劑的混合物以及薄膜的數(shù)學(xué)和物理性能3641揮發(fā)性溶劑：?jiǎn)翁?、萜烯及其衍生物控制涂料和有機(jī)載體的流變性能[][]非揮發(fā)性成分：纖維素和丙烯酸對(duì)基材的初始附著力2842 碳材料通過弱鍵連接2.1。 石墨層之間的碳材料的結(jié)構(gòu)和熱性能導(dǎo)致原子容易滑動(dòng)，因此石墨具有良好的導(dǎo)電性和金2.1.1。

近三六年來，研究人員探索并獲得了從剛玉到強(qiáng)熱性能介孔結(jié)構(gòu)、sp3、從零維到三維不同同素異形結(jié)構(gòu)存在的多種多面體結(jié)構(gòu)及其材料性能往往需要通過摻雜或者可以使其具有良好的、、BN，包括碳量子點(diǎn)、碳納米火鍋、石墨烯、金剛石富勒烯、導(dǎo)電性，富勒烯最典型的結(jié)構(gòu)有類石墨、、、、、。 C60、白碳、無定形碳等，由于碳材料的石墨化程度不同，其雜化軌道在常溫常壓下不導(dǎo)電。 ,Sp2,,它們具有易于加工的特點(diǎn)并且可以以不同的方式存在。 從具有超導(dǎo)特性的粉末可以得知，不同的碳同素異形體，（18K.，末端為纖維，碳材料的導(dǎo)電性能取決于其微觀結(jié)構(gòu)形狀，對(duì)于用作碳電極的材料所需具有不同的優(yōu)勢(shì)）。 、、、表面熱處理摻雜和介孔軌道分布等[15]例如，具有良好的電荷傳輸特性和構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的能力。 。 石墨中的碳原子是介孔原子并形成圓形碳材料。 碳材料的熱性能如表sp2,,2所示。 原子逐層 該原子層為石墨烯石墨的內(nèi)層和層，表各種碳材料性能比較 22 碳材料體積密度/??-3 表面寬度/內(nèi)電阻率/??-1 參考 Ωcm ,a-5 []HOPG-.263.3544×1015，c[]HOPG-.1715無序石墨-3[]1.83.351×1015石墨烯-5[]5×1029碳纖維()-4[]1.83.45~20 ×1015 炭黑[]1.3~2.03.550.0515 熱解光刻膠膜[]0. 摻雜金剛石[]B0.05~0.515 摻雜無定形碳[]N10~ 短多壁碳納米管-3[]1.6×1029 長(zhǎng)多壁壁碳納米管-4[]2×1029單壁碳納米管-5[]4。 5×1029 發(fā)行卷 (47) 涂層中碳材料的組合為氧化物有機(jī)共聚物聚丙烯腈石墨烯等。 2.1.2 TiO2作為碳涂層的主要成分一般具有介質(zhì)固定的孔道混合而制備的碳電極比單一碳材料sp2制備的要好，并且軌道中的碳材料保證了電極良好的導(dǎo)電性，其熱性能表明不僅是碳材料本身的導(dǎo)電涂層sp3。

，具有介孔軌道的碳材料具有良好的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以防止碳的其他部分對(duì)碳電極的性能產(chǎn)生較大的影響。 材料團(tuán)聚 石墨在傳統(tǒng)碳涂料中充當(dāng)碳材料的粘合劑。 ，2.2主體部分[25]，特別是當(dāng)石墨與其他物質(zhì)按一定比例混合時(shí)，傳統(tǒng)的碳漿包括碳材料和液體粘結(jié)劑兩部分，大多如等人制備碳涂料時(shí)那樣。 [17]。 所選用的導(dǎo)電炭黑和副粘結(jié)劑的主要作用是連接碳材料顆粒。 漢，，，列出石墨比例作為制備的碳電極時(shí)，導(dǎo)電性較好，與碳材料一起決定碳涂層的性能。 。 等人。 Lee等[29]采用了不同類型的碳納米管和石墨烯納米片以及無機(jī)粘合劑。 對(duì)于碳材料，通過酸處理碳材料和脲基有機(jī)粘合劑，2--4[1H]2.2.1吡啶酮可以生成多個(gè)官能團(tuán)，以防止碳材料干擾。 范子等人。 [30]使用三溴丁烷作為碳涂層的液體（UHP）4，德瓦爾斯迫使團(tuán)聚以獲得可以與電極競(jìng)爭(zhēng)的碳粘合劑。 從那時(shí)起，越來越多的有機(jī)粘合劑被應(yīng)用于碳涂層、Pt、電極和碳納米管。 與其他添加劑如納米線金如表所示。

銀，，3。 表 有機(jī)粘結(jié)劑類型 33 der 粘結(jié)劑類型 材料參考 烴類混合物 石蠟油、熊果苷 [][] 2731 硅油（脂） 苯基硅油、甲苯基硅油 [][] 3231 醋酸乙腈、三溴丁烷、多氟衍生物[] []3032 脂肪烴丙酮、辛烷、癸烷、十二烷、十六烷、異三烷 []32 芳香族化合物苯、萘、菲、三苯、二苯醚 []32 有機(jī)聚酯醋酸乙酯、鄰苯二甲酸辛酯 []32 熱塑性樹脂熱固性乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯酯 [] [] 3335 熱塑性橡膠 苯乙烯、烯烴 二烯烴、二烯、聚氨酯等熱塑性彈性體[]33 離子液體 丁基羥基吡啶六氟乙酸、正己基苯基吡啶六氟乙酸[][] 其中，非導(dǎo)電礦物油如石蠟油、硅油等。其穩(wěn)定、穩(wěn)定的物理惰性和良好的附著力常用于傳統(tǒng)碳涂料的制備[31]，但其在鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用更為明顯。 缺點(diǎn)一方面，礦物油的成分不固定，涉及到：不同煉油和油處理工藝的激勵(lì)因素不確定，這會(huì)對(duì)太陽能電池板的測(cè)量和分析產(chǎn)生不可預(yù)測(cè)的影響； 另一方面，硅油和石蠟油不導(dǎo)電，會(huì)降低碳電極的方阻，提高電池的轉(zhuǎn)換效率，因此通常都是導(dǎo)電的。

，圖()()中/有機(jī)聚合物更有利作為碳涂層1aT--CPE0.5[()]/砷化鎵太陽能電池板溶液，[37]36粘合劑和其他導(dǎo)電聚合物萜類衍生物+0.1 [C]l。 使用/掃描圖36的循環(huán)伏安圖作為粘合劑，以碳納米管作為碳材料制成的碳電極優(yōu)選為，()()應(yīng)用于儲(chǔ)能裝置。 孟慶波等. /[()]36烯酯作為粘結(jié)劑成功制備了良好的碳電極并獲得了0.5[N]+,, //36 GaAs太陽能電池板，轉(zhuǎn)換效率為0..53%。 、無機(jī)粘結(jié)劑離子液體因其具有良好的熱物理性能而被用作液體粘結(jié)劑2.2.2在電子涂料中，粘結(jié)劑一般選用濁度強(qiáng)、電物理窗口寬的氧化物晶體玻璃。 優(yōu)點(diǎn)如，，，，或兩者的混合物和其他無機(jī)粘合劑如臺(tái)玻璃一樣，4。

廣泛應(yīng)用于電化學(xué) 李建紅等。 [36]比較了碳涂層與主要用作感光材料和場(chǎng)發(fā)射領(lǐng)域的礦物粘合劑。 ，以油為基料和離子液體的傳統(tǒng)碳涂層為J。[38]以玻璃粉和旋涂玻璃為(T-CPE)H。以Park(SOG)為基料的碳涂層的電物理性能為如圖所示，具有更好的分散性和粘結(jié)性，更容易生產(chǎn)均勻的陰離子IL-CPET-CPE。 IL-CPET-CPE 含量較高表明離子液體比礦物油更適合碳涂層的極性層。 然而，目前電池中使用的是使用玻璃粉作為粘合劑的碳涂層。 然而，很少有報(bào)道主要報(bào)道使用氧化物納米粒子作為粘合劑，但尚未看到將應(yīng)用于氮化物的應(yīng)用。 IL-CPE中的相關(guān)報(bào)道，太陽能電池板的對(duì)電極是顏料敏化太陽能電池板中的粘合劑和氮化物的碳涂層。 蔣西西等人砷化鎵太陽能電池板碳電極研究進(jìn)展：在太陽能電池板中的應(yīng)用。 無機(jī)粘結(jié)劑類型表 44 粘結(jié)劑類型 主要材料參考 鉛玻璃:,, PbO--B2O3--ZnO-B2O3-SiO2 鉍復(fù)合玻璃:,, -B2O3--B2O3--ZnO-SiO2 玻璃粉, []-B2O3- O3-SiO2- 硬脂酸鹽玻璃:,, BaO-B2O3--B2O3-SiO2--B2O3--RO 鋅玻璃:,, ZnO-B2O3--BaO-- B2O3--SiO2 金屬氧化物等納米粒子,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, TiO2具有較強(qiáng)的范德華力，所得轉(zhuǎn)換效率的顏料敏化太陽能電池板容易團(tuán)聚，往往需要添加增塑劑來制備高濃度6.67%。

，明等人。 [40]使用納米粒子或表面活性劑和分散劑等作為粘合劑以獲得可收縮碳涂層[29]其中表面，，，。 ，碳電極顏料敏化太陽能電池板漢紅活化劑的主要作用是將有機(jī)載體充分潤(rùn)濕至固體顆粒的7.33%。 Wei等[14]使用納米顆粒作為粘合劑獲得光電轉(zhuǎn)換，常用的非離子表面活性劑如[44]有時(shí)也使用ZrO2、X-100，高效率GaAs太陽能電池板的碳電極也用于說明陰離子將使用12.84%的陽離子表面活性劑[45]。 以RSO3-和CTAB金屬氧化物為粘結(jié)劑制備的碳電極具有表面活性劑[46]和分散劑的作用，提高導(dǎo)電顆粒的粘附力。 砷化鎵太陽能電池板對(duì)電極的發(fā)展趨勢(shì)粘合劑體系中的分散體目前主要是甲基吡咯烷。 、N-有機(jī)載體酮[47]離子液體[44]等用于碳涂料。 據(jù)悉，為了控制2.3。 有機(jī)載體是溶解在有機(jī)溶劑中的聚合物堿液。 它是燒成過程中容易出現(xiàn)的二次流動(dòng)現(xiàn)象。 需要添加到澆鑄劑中。 碳材料和粘結(jié)劑顆粒的載體起到控制涂料流變性的作用。 需要添加對(duì)苯二甲酸、糠酸等，以提高涂料的溶脹性能，，；，調(diào)節(jié)涂料粘度的特性，使固體碳材料粘結(jié)到粘結(jié)劑中，如膨潤(rùn)土鈣將硅酸鹽細(xì)分離的膠體碳化硅或、、、、、、劑等功能性固體顆?；旌衔锓稚⒌骄哂辛黧w特性的方解石等中，以保證彩印后介質(zhì)涂層形成的孔隙；涂層可以很容易地轉(zhuǎn)移到基材上，產(chǎn)生所需的圖形[28]絕緣性能也需要添加增稠劑[28，42]，，。

,. 載體主要包括有機(jī)溶劑和添加劑。 為了改善涂料的性能，涂料中會(huì)添加一些有機(jī)溶劑。 簡(jiǎn)單介紹一下添加劑和增塑劑以及涂料兩個(gè)方面。 2.3. 溶劑和助劑 2.3.1 有機(jī)溶劑含量約為有機(jī)載體總質(zhì)量的65%。 它應(yīng)該是一種相對(duì)粘稠的液體。 它能否提供能溶解98%有機(jī)溶劑的極性官能團(tuán)？ 沸點(diǎn)較高，室溫下?lián)]發(fā)性低[42] 最常見的有機(jī)溶劑是萜品醇、萜品醇和異丙酯。 ,,酒精,鄰苯二甲酸酯,二甲苯丁基卡必醇,乙酰香豆素,檸檬酸,三圖,不同電極顏料敏化太陽能電池板的光電轉(zhuǎn)換效率,,,2[]乙酯等一般用于調(diào)節(jié)有機(jī)載體的揮發(fā)性常選擇混合比為48。，助溶劑為有機(jī)溶劑羅世勇等。 [43]實(shí)驗(yàn)表明，在甲基上。 ，F(xiàn)ig2-[es]-纖維素萜品醇體系可以通過添加高揮發(fā)性丙酮或控制丁基卡必醇醋香豆素和萜品醇的相對(duì)濃度來控制。 如圖所示，在碳漆中添加0.1mLX-100時(shí)，通過對(duì)苯二乙酸二甲苯的濃度來調(diào)節(jié)有機(jī)載體0.1mLX-100-100顏料敏化太陽能電池板在不同水溫下添加時(shí)的揮發(fā)性，從而控制涂料的成分。 膜的質(zhì)量轉(zhuǎn)換效率低于顏料活性炭對(duì)電極的質(zhì)量轉(zhuǎn)換效率。

5.65%，增塑劑的作用是增加涂料的粘度和可塑性，固體敏化太陽能電池板高并達(dá)到電極的顏料敏感性。 46.5%的Pt顆粒用于防止顆粒的團(tuán)聚、團(tuán)聚和沉淀，并給予與不添加相比，95.4%的涂料適用于太陽能電池板。 100的流變特性使得固體顆粒在涂料彩印干燥后粘合到純混合碳對(duì)電極上。 改性混合碳對(duì)電極,,,,100一起具有一定的硬度[42]如果碳涂層的粘度太高則碳膜分布更均勻并且具有比對(duì)電極更小的分形維數(shù)。 ,,,碳電極膜內(nèi)部連接性差，膜容易脫落，導(dǎo)致碳電極