石墨烯或?qū)⒂脕碇圃焯柲茈姵兀?/h1>
石墨烯是已知的世上最薄、最堅(jiān)硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光;導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300 W/m·K，高于碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000 cm2/V·s，又比納米碳管或硅晶體高，而電阻率只約10-8 Ω·m，比銅或銀更低，為世上電阻率最小的材料。因其電阻率極低，電子遷移的速度極快，因此被期待可用來發(fā)展更薄、導(dǎo)電速度更快的新一代電子元件或晶體管。由于石墨烯實(shí)質(zhì)上是一種透明、良好的導(dǎo)體，也適合用來制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。
加拿大薩省大學(xué)的亞歷山大·莫維斯和安德瑞·赫特經(jīng)過仔細(xì)研究后表示，氧化石墨烯或許能被用來制造性能更優(yōu)異、更堅(jiān)固耐用的太陽能電池。
石墨烯是由單層碳原子采用蜂巢網(wǎng)格組成的二維結(jié)構(gòu)，最初由英國曼徹斯特大學(xué)的科學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫于2004年研制而成，他們也因此獲得了2010年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。赫特說：“石墨烯很薄，因此透明度很高;其導(dǎo)電能力很強(qiáng);質(zhì)地也非常堅(jiān)硬;在空氣中不會(huì)被腐蝕，也不會(huì)降解，性能超級(jí)穩(wěn)定。”
所有這些特性使石墨烯成為制造太陽能電池的好選擇，其極佳的透明性和導(dǎo)電能力或許可以解決太陽能電池面臨的兩大問題：首先，為了將光轉(zhuǎn)變成有用的能量，需要好的導(dǎo)體;其次，太陽能電池也需要透明，讓光能夠透過。
目前，市場(chǎng)上的大多數(shù)太陽能電池使用的是銦錫氧化物和不導(dǎo)電的玻璃保護(hù)層。赫特說：“銦非常罕見，因此很昂貴，這也是導(dǎo)致太陽能電池的身價(jià)居高不下的主要原因;而石墨烯可能會(huì)非常便宜，因?yàn)樘己茇S富。”
不過，盡管石墨烯擁有良好的導(dǎo)電性，但其在收集太陽能電池內(nèi)部產(chǎn)生的電流方面卻差強(qiáng)人意，這也是赫特等人想方設(shè)法改變石墨烯使其更有用的原因。氧化石墨烯因此成了赫特的研究重點(diǎn)。
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，他們將氧氣送入碳網(wǎng)格，使得到的氧化石墨烯的導(dǎo)電性減弱，但透明性和電荷收集能力增加。隨后，赫特等人使用X射線散射技術(shù)以及美國能源部所屬勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的先進(jìn)光源的8.0.1光束線，對(duì)依附到石墨烯網(wǎng)格的氧化物如何改變石墨烯的性能以及其與攜帶電荷的石墨烯原子之間的相互作用進(jìn)行了研究。
研究發(fā)現(xiàn)，氧化石墨烯內(nèi)每個(gè)不同的部分都擁有獨(dú)特的電學(xué)標(biāo)記。使用同步加速器，赫特能測(cè)量電子位于石墨烯的何處以及不同的氧化物群如何改變石墨烯的屬性。另外，他也對(duì)氧化石墨烯如何衰減進(jìn)行了研究，他發(fā)現(xiàn)，有些氧化群并不穩(wěn)定，且能組合在一起撕破石墨烯的網(wǎng)格;其他則能與水發(fā)生反應(yīng)。如果氧化石墨烯設(shè)備中進(jìn)水，它將被加熱，水實(shí)際上會(huì)讓氧化石墨烯燃燒，產(chǎn)生二氧化碳，這一點(diǎn)或許對(duì)厘清如何研制出持久耐用的太陽能電池非常重要。
赫特表示，為了利用石墨烯制造太陽能電池，還需要進(jìn)行更多類似的研究。
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