Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка методики применения углеродных нано трубок в качестве гибкого прозрачного электрода для фотовольтаических устройств.

Фамилия
Лучников
Имя
Лев
Отчество
Олегович
Номинация
Нанотехнологии
Институт
Новых материалов и нанотехнологий (ИНМиН)
Кафедра
Функциональных наносистем и высокотемпературных материалов
Академическая группа
ФХ-13-3
Научный руководитель
доцент, к.т.н. Кузнецов Д.В.
Название тезиса
Разработка методики применения углеродных нано трубок в качестве гибкого прозрачного электрода для фотовольтаических устройств.
Тезис

Стремление к повышению эффективности и снижение стоимости альтернативных источников энергии, таких как фотовольтаические ячейки требует создание новых функциональных материалов, обладающих рядом оптических и электрических свойств. Традиционные материалы, такие как индий-олово оксид (ITO), графен, волокна металлов демонстрируют увеличение проводимости и ухудшении прозрачности с ростом толщины слоя.

Углеродные нано трубки (УНТ) обладают оптическими и электрическими свойствами, которые делают этот  материал перспективным в использовании в качестве электрода в фотовольтаических устройствах.

При обработке полотна УНТ аэрозолем изопропилового спирта (ИПС) наблюдается значительное повышение прозрачности (рисунок 1), объясняемое локальным стягиванием УНТ в жгуты под действием сил поверхностного натяжения капель ИПС конденсирующихся на полотне УНТ. Жгуты стягивают полотно, образуя зазоры, способствующие перколяции света.

Рисунок 1 – а) Прозрачность УНТ при обработке ИПС б) Зависимость прозрачности электродов из различных материалов от сопротивления в) Полотна УНТ до и после обработки.

Снижение сопротивления УНТ реализуется нанесением на полотно УНТ модифицирующих материалов и описывается следующими механизмами. Первый - увеличение сечения полотна за счёт нанесения функциональных материалов с высокой проводимостью, таких как нано волокна серебра (AgNW), оксида графена (GO), и оксид хрома (CrO2).

Второй способ – допирование растворами галогенидов золота (AuX3 , где X – Cl, Br), в результате протекания реакции на поверхности УНТ повышается проводимость УНТ до 80 Ом/кв за счёт дополнительных носителей  зарядов, образовавшихся в результате реакции восстановления золота на УНТ.

Полотна УНТ были применены на перовскитных солнечных элементах (СЭ). УНТ переносились в воздушной среде при комнатной температуре и уплотнены дырочно проводящим материалом. Такая ячейка продемонстрировала эффективность в 6,64% против 12,00% у ячейки с золотым электродом, нанесенным испарением в вакууме. Кроме того, плотность тока для ячейки с УНТ оказалась выше чем у референтной ячейки с золотым электродом.

Рисунок 2 –ВАХ  фотовольтаической ячейки на основе перовскита с электродами из золота и УНТ.