《三維石墨烯導電網路製備與寬光譜太陽電池探索》是依託北京大學，由黃富強擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：三維石墨烯導電網路製備與寬光譜太陽電池探索
- 項目負責人：黃富強
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
光伏發電是未來能源結構的重要組成，探索新概念太陽電池尤為重要。圍繞太陽光充分利用、電荷有效分離與收集，申請人擬構建三維聯通的石墨烯網路，作為半導體的載體，通過多種吸光材料的負載，集成出寬光譜太陽電池。主要研究內容：（1）探索石墨烯薄膜的低溫PECVD生長。通過研究電漿-製備條件-成核生長的動力學過程，發展石墨烯低溫製備的新方法。（2）新型Smart Substrate複合襯底設計。利用金屬不同碳溶解度和擴散率，設計雙元金屬、金屬-絕緣體的智慧型複合襯底，結合PECVD技術，進行石墨烯的低溫生長。（3）襯底孔道結構設計與三維石墨烯製備。藉助於多孔陶瓷和粉末冶金製備技術，研製特定孔結構的襯底，基於上述基礎，製備三維聯通的石墨烯網路。（4）新型寬光譜太陽電池集成。基於石墨烯/光電轉換材料的複合設計，以三維石墨烯為導電骨架，以不同吸光材料作為載體，製備三維石墨烯寬光譜型器件。
結題摘要
本項目聚焦石墨烯薄膜的低溫生長和三維石墨烯網路結構的構建，協同調控石墨烯生長過程中互為影響的多個物理量，系統開展新型材料體系的設計製備和性能表征，並結合光伏材料實現其在太陽能電池中套用。項目共發表包括Science在內的SCI論文93篇、申請專利13項，出版專著1個章節；培養博士生5名、碩士生3名。（1）基於電漿增強化學氣相沉積技術和“Smart Substrate”複合襯底設計理念，實現了Al2O3、 BN等絕緣襯底上高質量石墨烯薄膜的低溫可控制備；（2）設計合成了一種具有高比表面積的氮摻雜有序介孔少層碳材料，碳的sp2雜化程度高達98%，相關研究成果發表於《科學》（Science 2015, 350 (6267), 1508-1512）雜誌上；（3）利用無機陶瓷、硝酸鎂凝膠、有機聚合物、生物質等做為模板，實現了不同形貌三維石墨烯網路結構的可控制備，機械、吸附、導電、導熱等性能大幅度提升；（4）設計合成了一系列新型硫屬寬光譜光吸收材料，並對其光電效應進行了探討；（5）成功製備了基於三維石墨烯結構的柔性太陽能電池，光電轉換效率提高了54%。
