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浙江大学《Adv. Sci.》:基于石墨烯/量子阱/砷化镓异质结构的太阳能电池
出处:材料分析与应用  录入日期:2022-11-24  点击数:102

  1成果简介
  尽管石墨烯具有迷人的光电特性,但基于石墨烯的太阳能电池的功率转换效率(PCE)仍有待提高。本文,浙江大学林时胜教授团队在《Adv. Sci.》期刊发表名为“High Efficient Solar Cell Based on Heterostructure Constructed by Graphene and GaAs Quantum Wells”的论文,研究表明,石墨烯/量子阱/砷化镓(GaAs)异质结构太阳能电池在90K时可以达到20.2%的PCE和高达1.16V的开路电压(Voc)。高效率是石墨烯/GaAs异构结构中石墨烯的载流子倍增(CM)效应的结果。
  特别是,基于由石墨烯/In0.15Ga0.85As/GaAs 0.75P0.25量子阱/GaAs构建的异质结构,紫外波长的外量子效率(EQE)可以提高到72.2%。EQE随着光波长的减小而增加,这表明通过CM效应,更高能量的光子可以有效地激发更多的载流子。由于这些物理特性,石墨烯/GaAs异质结构太阳能电池将提供一种超越Shockley–Queisser(S–Q)极限的可能途径。
  2图文导读 

 

  图1、石墨烯/砷化镓异质结构太阳能电池的器件结构及特性测试

 

  图3、石墨烯/砷化镓异质结构太阳能电池的物理原理图

 

  图4、石墨烯/QW/GaAs太阳能电池的原理图和性能表征。

 

  图5、石墨烯/QW/GaAs异质结构太阳能电池的性能表征测试
  3小结
  在这项工作中,我们已经证明了石墨烯/GaAs异质结构太阳能电池,由于石墨烯的优异特性,通过吸收高能光子来实现显著的CM。石墨烯/GaAs异质结构作为二维范德华异质结构的代表,在高效太阳能电池中起着至关重要的作用,通过进一步优化结构和减少外在损耗通道,更充分地利用HCs,有望成为超越S-Q极限的下一代光伏技术。
  文献:

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