一个国际研究小组公布了一种基于氧化石墨烯 (GO) 和硅的异质结太阳能电池，其大面积为 5.5 cm 2。

没有（左）或（右）GO:Nafion 薄膜的 3 × 3 cm2 太阳能电池的热致发光强度图。

图片：河北大学，Advanced Materials Interfaces，Creative Commons License CC BY 4.0

GO是碳、氧和氢的化合物，通过用氧化剂和酸处理石墨获得。它由单层氧化石墨片组成，通常用于生产石墨烯系列纳米材料，用于各种应用，包括电子、光学、化学和储能。

科学家们开发了一种混合了 Nafion 的 GO 墨水，可以将其旋涂在 n 型硅晶片上，以形成高质量的钝化接触方案。“Nafion 提供了低界面复合，GO 提供了载流子选择，”他们解释说，并指出钝化方案还包括电子选择性钝化接触，该接触包括 n 掺杂氢化非晶硅和氧化铟锡 (ITO) 覆盖层，旨在在改善光捕获和减少表面复合方面。

n-Si太阳能电池的示意图。

图片：河北大学，Advanced Materials Interfaces，Creative Commons License CC BY 4.0

他们进一步解释说，石墨烯也是在 Nafion 中以 8 mg mL –1的浓度混合的剪切力。然后将这些墨水中的任何一种旋涂到硅晶片的背面，在其上蒸发一层银薄膜，最后涂上一层电银浆进行封装并阻止少量水的进入。原子力显微镜 (AFM) 显示 GO:Nafion 层完全覆盖了 Si 表面，并记录了 89 nm 的均方根粗糙度。

据研究人员称，GO:Nafion 层同时与硅形成 ap-n 结并钝化 GO:Si 界面处的表面缺陷。据报道，石墨烯-硅太阳能电池能够实现 18.8% 的功率转换效率。伪J - V曲线显示了 80.6% 的伪填充因子，没有严重的电阻效应，并且可能预测通过进一步优化可以实现 21.59% 的效率。

他们在Advanced Materials Interfaces上发表的论文“ High-Efficiency Graphene-Oxide/Silicon Solar Cells with an Organic-Passivated Interface ”中介绍了太阳能电池。该研究团队由来自德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)、中国河北大学和中国组件制造商英利绿色能源控股有限公司的学者组成。

GO:Nafion 墨水的可扩展制造和良好的润湿性为未来碳基光伏的发展提供了有利的方向。他们总结道。