1. Solceller:
Grafens höga transparens och utmärkta laddningsbärarrörlighet gör det till ett idealiskt material för transparenta elektroder i solceller. I kombination med halvledande material kan grafen bilda heteroövergångar, vilket förbättrar effektiviteten av ljusabsorption och laddningsseparation. Grafenbaserade transparenta elektroder har visat förbättrad ljusinsamling och minskade reflektionsförluster, vilket leder till högre effektomvandlingseffektivitet i solceller.
2. Perovskite solceller:
2D-material, såsom grafen och övergångsmetalldikalkogenider (TMDC), har införlivats i perovskitsolceller för att förbättra deras stabilitet och prestanda. Grafen kan fungera som ett laddningstransportlager och effektivt extrahera och transportera fotogenererade bärare. TMDCs, såsom molybdendisulfid (MoS2), kan bilda heterojunctions med perovskiter, vilket förbättrar ljusabsorptionen och minskar rekombinationsförlusterna. Dessa 2D-material förbättrar den totala effektomvandlingseffektiviteten och den långsiktiga stabiliteten för perovskite-solceller.
3. Quantum Dot solceller:
Grafen och andra 2D-material kan integreras med kvantprickar för att skapa kvantpricksolceller. Kombinationen av grafens utmärkta laddningstransportegenskaper och kvantprickarnas avstämbara bandgap möjliggör effektiv ljusskörd över ett brett spektrum av solspektrumet. Grafen-quantum dot hybrid solceller har visat förbättrad ljusabsorption, förbättrad laddningsbärare separation och ökad effektomvandlingseffektivitet jämfört med konventionella quantum dot solceller.
4. Tandem solceller:
2D-material kan användas i tandemsolceller för att uppnå högre konverteringseffektivitet genom att stapla flera fotovoltaiska lager med olika bandgap. Grafen kan fungera som ett transparent kopplingsskikt mellan subcellerna, vilket underlättar effektiv laddningstransport och minskar optiska förluster. Genom att kombinera grafen med olika halvledande material kan tandemsolceller uppnå högre effektomvandlingseffektivitet, vilket gör dem mer effektiva när det gäller att omvandla solljus till elektrisk energi.
5. Ljushantering:
Grafens unika optiska egenskaper kan utnyttjas för ljushantering i solceller. Genom att mönstra grafen i specifika strukturer, såsom periodiska arrayer eller nanostrukturer, är det möjligt att manipulera reflektion, absorption och spridning av solljus. Detta möjliggör bättre ljusinfångning och användning inom solcellen, vilket förbättrar den totala effektiviteten av ljusomvandlingen.
6. Soldriven vattenklyvning:
Grafen och 2D-material har visat lovande för soldriven vattenklyvning, en process för att dela vatten till väte och syre med hjälp av solljus. Grafen kan fungera som ett katalysatorstöd, vilket förbättrar aktiviteten och stabiliteten hos vattenuppdelande katalysatorer. TMDC, såsom MoS2 och volframdisulfid (WS2), har lämpliga bandgap och utmärkta laddningsseparationsegenskaper, vilket gör dem till lovande fotokatalysatorer för vattenspjälkning. Genom att kombinera grafen och dessa 2D-material kan effektiva och stabila soldrivna vattenklyvningssystem utvecklas för väteproduktion.
Sammanfattningsvis erbjuder grafen och andra 2D-material ett brett utbud av möjligheter för att utnyttja solenergi. Deras unika egenskaper möjliggör framsteg inom fotovoltaisk cellteknik, perovskitsolceller, kvantpricksolceller, tandemsolceller, ljushantering och soldriven vattendelning. Dessa 2D-material har potentialen att revolutionera solenergiomvandlingen och bidra till utvecklingen av mer effektiva och hållbara soltekniker.
