釜山大学研究团队开发出一种可替代传统铂(Pt)电极的碳基新型电极材料,大幅提升了纤维型染料敏化太阳能电池(FDSSC)的性能。
釜山大学(校长 Choi Jaewon)27日表示,纳米能源工学科 Lee Hyungwoo 教授研究团队开发出一种可通过全干法工艺制备的“核-壳结构碳纳米管纤维电极(Core-Sheath Carbon Nanotube Yarn, CSCNY)”,并将其应用于FDSSC,相比传统铂基器件实现了超过43%的效率提升。
从左至右为釜山大学研究团队成员:Lee Hyeongu、Oh Jinwoo、Song Myeonggwan、Kim Younggwon、Woo Chaeyoung。釜山大学提供
View original image研究团队先合成垂直排列的碳纳米管(VACNT),再通过干法纺丝(Dry-spinning)方式制备单根碳纳米管(CNT)纤维,并通过多股捻合及碳纳米管薄膜涂覆进行增强,最终制得CSCNY电极。该结构可降低内部应力并抑制扭曲与松散现象,从而同时获得优异的电学性能和耐久性。
结果显示,采用CSCNY电极的FDSSC实现了最高6.25%的光电转换效率(PCE),其开路电压(VOC)和填充因子(FF)均优于传统铂电极。尤其是在实际纤维结构中成功应用为电子器件电源,并在超过450次弯折测试和超过200小时的长时间运行中依然保持稳定输出。
Lee Hyungwoo 教授表示:“仅通过干法工艺就实现了高效率、高柔性、高耐久性的碳基太阳能电池电极,具有重要意义”,并称“今后有望应用于柔性电子器件、智能服装、可穿戴传感器电源等多个领域”。
本研究由釜山大学 Lee Hyungwoo 教授、Oh Jinwoo 教授以及韩国材料研究院 Song Myungkwan 博士共同担任通讯作者,Kim Youngkwon 博士课程研究生和 Woo Chaeyoung 博士后研究员共同担任第一作者。
该研究在科学技术信息通信部和韩国研究财团的支持下完成,并发表在7月30日出版的国际学术期刊《Small Structures》上。
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