年份 发行量 (47) 文章编号：()4G07 砷化镓太阳能电池板碳电极研究进展？ ) 摘要：砷化镓太阳能电池板因其成本低廉、制作工艺相对简单、光电转换效率高等优点而备受关注。 为了在更高光电转换效率的基础上进一步提高其成本，研究人员用碳代替贵金属作为电池的对电极，在不使用昂贵的空穴传输层的情况下将光电转换效率从1提高到2。 根据碳电极在砷化镓太阳能电池中的应用，介绍了碳电极的导电机理、成分结构、制备方法和应用技术，并对其应用前景进行了展望。 关键词：碳电极； 砷化镓； 太阳能电池板 ssn. .2016.10.008 [17]的光电转换效率在钙钛矿中也达到了6.64%。 0 在太阳能电池板中，使用碳电极代替电极作为电池阴极。 PtAu太阳能是世界上最丰富的清洁能源。 高效率的研究年使用碳电极作为对电极来使用混合阳离子。
2014年，低成本太阳能电池板是解决全球能源消耗减少问题的重要途径。 亚型砷化镓材料x-5-[(5-AVA)是x替代碘铅的重要途径。 甲胺制备空。 。 3NH3-(MA)1-PbI3](3)，替代染料作为光敏剂，得到带有空穴传输层的氮化物太阳能电池板的光电转换效率，自电池PbI3的光电转换效率，，自液体王明奎等人[18]将有机金属卤化物率提高到3.8%和G12.84%。 2015年，砷化镓材料具有直接带隙[2]和较大的吸收系数[3]，可供对电极在碳电极和微孔层之间插入、、、高自旋迁移率[4]。 基于有机金属卤化物和空间层获得的钙、NiO、15.03%化合物砷化镓的光电转换效率的太阳能电池板已成为重要的研究热点，而钛矿太阳能电池板[19-20]年内这些低-成本结构。 3、砷化镓太阳能电池板通常以砷化镓太阳能电池板阳极导电玻璃的光电转换效率迅速提高为标志。
()、N型电子传输层，包括致密层和微孔层、氮化物吸收层、碳电极在砷化镓太阳能电池板中具有巨大的应用潜力()、。 当处于相同的电池结构时，空穴传输层和贵金属对电极由钙钛P(Au)型空穴传输层和阴极组成。 当阳光射出时，砷化镓层会形成电子-空穴对。 与目前以碳电极为对电极的电池相比，电子空穴太阳能电池板通过电子传输层到达阳极，电子通过空穴传输层到达阳极，阴极效率相对较高，有待进一步提高。本文进行了改进。 最后通过外部电路产生闭环，对砷化镓的导电机理、成分、结构、制备和应用技术进行了综述。 ,,,,。 太阳能电池实验室小面积器件的光电转换效率从碳电极的导电机制每年下降到.8%~.1%[5-13]。 它在光伏行业具有巨大的潜在应用价值，但价格昂贵。 金碳电极的导电机理相对复杂。 现有的传导机制是，。 属于或充当对电极的氮化物太阳能电池不仅是在非导电聚合物作为粘合剂（AuPt）的基础上开发的，而且贵金属材料的成本相对较高，并且需要真空蒸发等高煤炭消耗。 通常可分为导电环路理论和环路产生后的自旋转移理论，这两个方面的空穴传输理论需要以高成本的工艺制备对电极，而空穴传输理论则需要高成本的工艺来制备对电极。导电环主要是研究导电环。
层数促进钙钛矿太阳能电池成本大幅增加[14]因此，填料与复合体系电导率的关系指的是填料分散在晶界处。 ，，寻找价格低廉、性能稳定的材料来代替贵金属作为导电填料，实现一定工艺条件下的电接触和导电，电极具有重要的实际应用价值是的。 。 K． 它具有结构多样性、物理稳定性和丰富的表面物理特性等。[21]提出了导电高分子复合材料的热力学理论。 这一理论、等特点[15]表明碳材料在地幔中富集且价格低廉。 树脂和导电填料颗粒之间的界面效应是影响膜层的导电性能。 同时，碳的费米基态是取代贵金属电极的最重要原因。 碳电极是Au，，，碳材料产生导电回路的最佳选择[16]之间？ 形成网络结构，进行网络链管理。 。 2013年，韩宏伟等人。 首次使用碳电极作为电池对理论[22]并证实了导电网络理论。
， F。 制备没有空穴传输层的氮化物太阳能电池板。 专家组[23]利用凝胶理论很好地解释了导电涂料的需求。 ()终稿收到日期：收到修订86和修订3的日期：2015年AA通03新闻46作者：金迎霞刘庆菊，：，作者简介：江西2西，女，山东荆州，二读01 、硕士6G0、5G1老师6程刘庆菊院士从事光电E材料Gm材料@ynu的研究。 edu． cn(1990-),,,,,. 江西西等人砷化镓太阳能电池板碳电极的研究进展：在一定湿度下烘烤使其干燥，可产生导电电路的发射电压并导电。 一般实际材料的传导机制。 ，其原因是导电填料含量高时这三种机制共同作用的结果[22]。 。 电路形成后的自旋迁移理论主要是探讨当导电率较低、外加电流较小、导电颗粒之间的宽度为比较大。 此时，隧道效应机制出现的概率较小。 主要有渗透理论[24]，也称为传导通道理论。 当导电填料浓度较高时，自旋转移理论渗流发射机制发挥重要作用。
“；理论上，聚合物部件中添加导电填料后，总有可能部分带电粒子之间的宽度较小，从而产生支链传导通道”，只有导电粒子才能相互接触以实现导电。产生电子链，穿过链的电子越大，传导通道机制的作用π越明显。 中国联通形成传导量子隧道效应理论如那些。 “”，碳电极的组成和制备，孤立的颗粒或小聚集体彼此非常接近，中间仅由两层薄薄的树脂层隔开，使得受热冲击激活的电子可以穿过碳电极。 碳电极由碳涂层制成。 刮涂膜在一定湿度下烧成，树脂界面层产生的势垒过渡到相邻的导电颗粒，形成结。 因此，碳电极的成分由碳涂层的成分决定。 产生较大隧道电压的场发射理论表明，导电碳涂层是由碳材料和液体粘合剂组成的机制。 “”，当粒子之间的内部电场很强时，电子将有很高的概率飞过混合物的粘稠涂料。 为了提高涂料的性能，有时会加入树脂界面层的阻隔层，对相邻的导电颗粒形成阻隔。 电场引起的一些涂层[27]碳涂层各部分的成分和功能见表。 ,1. 表面碳涂层各部分的组成及功能 11 各组分的组成及功能 参考文献 碳材料 导电炭黑、石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯 控制碳涂层的导电机理 [] [] 3529 无机粘结剂； 玻璃粉、金属氧化物，保证薄膜与基材之间的粘合硬度[][]矿物油、离子液体、有机聚合物等三种有机粘结剂的混合物以及薄膜的数学和物理性能3641挥发性溶剂：单糖、萜烯及其衍生物控制涂料和有机载体的流变性能[][]非挥发性成分：纤维素和丙烯酸对基材的初始附着力2842 碳材料通过弱键连接2.1。 石墨层之间的碳材料的结构和热性能导致原子容易滑动，因此石墨具有良好的导电性和金2.1.1。
近三六年来，研究人员探索并获得了从刚玉到强热性能介孔结构、sp3、从零维到三维不同同素异形结构存在的多种多面体结构及其材料性能往往需要通过掺杂或者可以使其具有良好的、、BN，包括碳量子点、碳纳米火锅、石墨烯、金刚石富勒烯、导电性，富勒烯最典型的结构有类石墨、、、、、。 C60、白碳、无定形碳等，由于碳材料的石墨化程度不同，其杂化轨道在常温常压下不导电。 ,Sp2,,它们具有易于加工的特点并且可以以不同的方式存在。 从具有超导特性的粉末可以得知，不同的碳同素异形体，（18K.，末端为纤维，碳材料的导电性能取决于其微观结构形状，对于用作碳电极的材料所需具有不同的优势）。 、、、表面热处理掺杂和介孔轨道分布等[15]例如，具有良好的电荷传输特性和构建网络结构的能力。 。 石墨中的碳原子是介孔原子并形成圆形碳材料。 碳材料的热性能如表sp2,,2所示。 原子逐层 该原子层为石墨烯石墨的内层和层，表各种碳材料性能比较 22 碳材料体积密度/??-3 表面宽度/内电阻率/??-1 参考 Ωcm ,a-5 []HOPG-.263.3544×1015，c[]HOPG-.1715无序石墨-3[]1.83.351×1015石墨烯-5[]5×1029碳纤维()-4[]1.83.45~20 ×1015 炭黑[]1.3~2.03.550.0515 热解光刻胶膜[]0. 掺杂金刚石[]B0.05~0.515 掺杂无定形碳[]N10~ 短多壁碳纳米管-3[]1.6×1029 长多壁壁碳纳米管-4[]2×1029单壁碳纳米管-5[]4。 5×1029 发行卷 (47) 涂层中碳材料的组合为氧化物有机共聚物聚丙烯腈石墨烯等。 2.1.2 TiO2作为碳涂层的主要成分一般具有介质固定的孔道混合而制备的碳电极比单一碳材料sp2制备的要好，并且轨道中的碳材料保证了电极良好的导电性，其热性能表明不仅是碳材料本身的导电涂层sp3。
，具有介孔轨道的碳材料具有良好的空间网络结构，可以防止碳的其他部分对碳电极的性能产生较大的影响。 材料团聚 石墨在传统碳涂料中充当碳材料的粘合剂。 ，2.2主体部分[25]，特别是当石墨与其他物质按一定比例混合时，传统的碳浆包括碳材料和液体粘结剂两部分，大多如等人制备碳涂料时那样。 [17]。 所选用的导电炭黑和副粘结剂的主要作用是连接碳材料颗粒。 汉，，，列出石墨比例作为制备的碳电极时，导电性较好，与碳材料一起决定碳涂层的性能。 。 等人。 Lee等[29]采用了不同类型的碳纳米管和石墨烯纳米片以及无机粘合剂。 对于碳材料，通过酸处理碳材料和脲基有机粘合剂，2--4[1H]2.2.1吡啶酮可以生成多个官能团，以防止碳材料干扰。 范子等人。 [30]使用三溴丁烷作为碳涂层的液体（UHP）4，德瓦尔斯迫使团聚以获得可以与电极竞争的碳粘合剂。 从那时起，越来越多的有机粘合剂被应用于碳涂层、Pt、电极和碳纳米管。 与其他添加剂如纳米线金如表所示。
银，，3。 表 有机粘结剂类型 33 der 粘结剂类型 材料参考 烃类混合物 石蜡油、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 脂肪烃丙酮、辛烷、癸烷、十二烷、十六烷、异三烷 []32 芳香族化合物苯、萘、菲、三苯、二苯醚 []32 有机聚酯醋酸乙酯、邻苯二甲酸辛酯 []32 热塑性树脂热固性乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯酯 [] [] 3335 热塑性橡胶 苯乙烯、烯烃 二烯烃、二烯、聚氨酯等热塑性弹性体[]33 离子液体 丁基羟基吡啶六氟乙酸、正己基苯基吡啶六氟乙酸[][] 其中，非导电矿物油如石蜡油、硅油等。其稳定、稳定的物理惰性和良好的附着力常用于传统碳涂料的制备[31]，但其在钙钛矿太阳能电池中的应用更为明显。 缺点一方面，矿物油的成分不固定，涉及到：不同炼油和油处理工艺的激励因素不确定，这会对太阳能电池板的测量和分析产生不可预测的影响； 另一方面，硅油和石蜡油不导电，会降低碳电极的方阻，提高电池的转换效率，因此通常都是导电的。
，图()()中/有机聚合物更有利作为碳涂层1aT--CPE0.5[()]/砷化镓太阳能电池板溶液，[37]36粘合剂和其他导电聚合物萜类衍生物+0.1 [C]l。 使用/扫描图36的循环伏安图作为粘合剂，以碳纳米管作为碳材料制成的碳电极优选为，()()应用于储能装置。 孟庆波等. /[()]36烯酯作为粘结剂成功制备了良好的碳电极并获得了0.5[N]+,, //36 GaAs太阳能电池板，转换效率为0..53%。 、无机粘结剂离子液体因其具有良好的热物理性能而被用作液体粘结剂2.2.2在电子涂料中，粘结剂一般选用浊度强、电物理窗口宽的氧化物晶体玻璃。 优点如，，，，或两者的混合物和其他无机粘合剂如台玻璃一样，4。
广泛应用于电化学 李建红等。 [36]比较了碳涂层与主要用作感光材料和场发射领域的矿物粘合剂。 ，以油为基料和离子液体的传统碳涂层为J。[38]以玻璃粉和旋涂玻璃为(T-CPE)H。以Park(SOG)为基料的碳涂层的电物理性能为如图所示，具有更好的分散性和粘结性，更容易生产均匀的阴离子IL-CPET-CPE。 IL-CPET-CPE 含量较高表明离子液体比矿物油更适合碳涂层的极性层。 然而，目前电池中使用的是使用玻璃粉作为粘合剂的碳涂层。 然而，很少有报道主要报道使用氧化物纳米粒子作为粘合剂，但尚未看到将应用于氮化物的应用。 IL-CPE中的相关报道，太阳能电池板的对电极是颜料敏化太阳能电池板中的粘合剂和氮化物的碳涂层。 蒋西西等人砷化镓太阳能电池板碳电极研究进展：在太阳能电池板中的应用。 无机粘结剂类型表 44 粘结剂类型 主要材料参考 铅玻璃:,, PbO--B2O3--ZnO-B2O3-SiO2 铋复合玻璃:,, -B2O3--B2O3--ZnO-SiO2 玻璃粉, []-B2O3- O3-SiO2- 硬脂酸盐玻璃:,, BaO-B2O3--B2O3-SiO2--B2O3--RO 锌玻璃:,, ZnO-B2O3--BaO-- B2O3--SiO2 金属氧化物等纳米粒子,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, TiO2具有较强的范德华力，所得转换效率的颜料敏化太阳能电池板容易团聚，往往需要添加增塑剂来制备高浓度6.67%。
，明等人。 [40]使用纳米粒子或表面活性剂和分散剂等作为粘合剂以获得可收缩碳涂层[29]其中表面，，，。 ，碳电极颜料敏化太阳能电池板汉红活化剂的主要作用是将有机载体充分润湿至固体颗粒的7.33%。 Wei等[14]使用纳米颗粒作为粘合剂获得光电转换，常用的非离子表面活性剂如[44]有时也使用ZrO2、X-100，高效率GaAs太阳能电池板的碳电极也用于说明阴离子将使用12.84%的阳离子表面活性剂[45]。 以RSO3-和CTAB金属氧化物为粘结剂制备的碳电极具有表面活性剂[46]和分散剂的作用，提高导电颗粒的粘附力。 砷化镓太阳能电池板对电极的发展趋势粘合剂体系中的分散体目前主要是甲基吡咯烷。 、N-有机载体酮[47]离子液体[44]等用于碳涂料。 据悉，为了控制2.3。 有机载体是溶解在有机溶剂中的聚合物碱液。 它是烧成过程中容易出现的二次流动现象。 需要添加到浇铸剂中。 碳材料和粘结剂颗粒的载体起到控制涂料流变性的作用。 需要添加对苯二甲酸、糠酸等，以提高涂料的溶胀性能，，；，调节涂料粘度的特性，使固体碳材料粘结到粘结剂中，如膨润土钙将硅酸盐细分离的胶体碳化硅或、、、、、、剂等功能性固体颗粒混合物分散到具有流体特性的方解石等中，以保证彩印后介质涂层形成的孔隙；涂层可以很容易地转移到基材上，产生所需的图形[28]绝缘性能也需要添加增稠剂[28，42]，，。
,. 载体主要包括有机溶剂和添加剂。 为了改善涂料的性能，涂料中会添加一些有机溶剂。 简单介绍一下添加剂和增塑剂以及涂料两个方面。 2.3. 溶剂和助剂 2.3.1 有机溶剂含量约为有机载体总质量的65%。 它应该是一种相对粘稠的液体。 它能否提供能溶解98%有机溶剂的极性官能团？ 沸点较高，室温下挥发性低[42] 最常见的有机溶剂是萜品醇、萜品醇和异丙酯。 ,,酒精,邻苯二甲酸酯,二甲苯丁基卡必醇,乙酰香豆素,柠檬酸,三图,不同电极颜料敏化太阳能电池板的光电转换效率,,,2[]乙酯等一般用于调节有机载体的挥发性常选择混合比为48。，助溶剂为有机溶剂罗世勇等。 [43]实验表明，在甲基上。 ，Fig2-[es]-纤维素萜品醇体系可以通过添加高挥发性丙酮或控制丁基卡必醇醋香豆素和萜品醇的相对浓度来控制。 如图所示，在碳漆中添加0.1mLX-100时，通过对苯二乙酸二甲苯的浓度来调节有机载体0.1mLX-100-100颜料敏化太阳能电池板在不同水温下添加时的挥发性，从而控制涂料的成分。 膜的质量转换效率低于颜料活性炭对电极的质量转换效率。
5.65%，增塑剂的作用是增加涂料的粘度和可塑性，固体敏化太阳能电池板高并达到电极的颜料敏感性。 46.5%的Pt颗粒用于防止颗粒的团聚、团聚和沉淀，并给予与不添加相比，95.4%的涂料适用于太阳能电池板。 100的流变特性使得固体颗粒在涂料彩印干燥后粘合到纯混合碳对电极上。 改性混合碳对电极,,,,100一起具有一定的硬度[42]如果碳涂层的粘度太高则碳膜分布更均匀并且具有比对电极更小的分形维数。 ,,,碳电极膜内部连接性差，膜容易脱落，导致碳电极
