石墨烯太陽(yáng)能電池.doc

1“石墨烯太陽(yáng)能電池”，石墨烯是現(xiàn)在世界上已知的最為堅(jiān)固的材料。在石墨烯樣品微粒開(kāi)始碎裂前,其每100納米距離上可承受的最大壓力達(dá)到約2.9微牛.這一結(jié)果相當(dāng)于,施加55牛頓的壓力才能使1米長(zhǎng)的石墨烯斷裂.如果能制作出厚度相當(dāng)于塑料包裝袋（厚度約100納米）的石墨烯，那么需要施加約兩萬(wàn)牛頓的壓力才能將其扯斷。這意味著石墨烯比鉆石還要堅(jiān)硬。它有望用于夢(mèng)幻般的“太空電梯”的纜線。目前，“太空電梯”的最大難點(diǎn)之一在于如何制造出可以從地面延伸到空間站長(zhǎng)達(dá)23000公里而不因重力折斷的材料。而石墨烯的出現(xiàn)為解決這一難題帶來(lái)契機(jī)。如果成功的制造出“太空電梯”，那人類講更接近太空。此外，因石墨烯的高強(qiáng)度高韌性，它可以用來(lái)開(kāi)發(fā)制造出紙片般薄的超輕型飛機(jī)材料以及超堅(jiān)韌的防彈衣。此外，石墨烯的熱導(dǎo)率是室溫下純金剛石的3倍（高達(dá)5000 W/ mK）；石墨烯對(duì)近紅外、可見(jiàn)光及紫外光均具有優(yōu)異的透過(guò)性，有望用于透明導(dǎo)體及太陽(yáng)能電池；石墨烯對(duì)鋰離子的存儲(chǔ)能力是石墨的近10倍；石墨烯在高靈敏度傳感器和高性能儲(chǔ)能器件方面也已經(jīng)展示出誘人的應(yīng)用前景。因此，石墨烯有望在未來(lái)信息、能源、機(jī)械和醫(yī)療等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。石墨烯在潛在的應(yīng)用領(lǐng)域我們中科院上海硅酸鹽研究所經(jīng)過(guò)近一年的努力，已經(jīng)用簡(jiǎn)易的化學(xué)方法制備出石墨烯，并成功的將其應(yīng)用于太陽(yáng)能電池。如將石墨烯替代貴金屬基的材料，能做成“石墨烯太陽(yáng)能電池”，則可以減緩資源、能源與環(huán)境的壓力。中科院上海硅酸鹽所制備得到石墨烯薄膜石墨烯的出現(xiàn)不僅給科學(xué)家們提供了一個(gè)充滿魅力與無(wú)限可能的研究對(duì)象，更讓我們對(duì)其充滿了期待，也許在不久的將來(lái)，石墨烯就會(huì)為我們搭建起更加便捷與美好的生活。/look,000510,7011026289.html石墨烯制備新型高效太陽(yáng)能電池2011-05-06 15:22:57 來(lái)源：太陽(yáng)能光伏網(wǎng) 示意圖：電子轉(zhuǎn)移途徑在剝離的石墨烯/鋅酞菁類混合體中的情形極高的電子遷移率使石墨烯具有理想的條件，電子穿過(guò)石墨烯時(shí)，大約有100倍的遷移率，這是對(duì)比硅而言，石墨烯還具有卓越的強(qiáng)度，而且事實(shí)上，它幾乎是透明的（2.3的光可被吸收；97.7的光可被傳輸），這些都使它成為理想的候選材料，可用于光伏領(lǐng)域，超薄透明石墨烯膜就可替代金屬氧化物電極。因此，它可能是一種很前途的替代材料，可替代銦錫氧化物（ITO：indium tin oxide），銦錫氧化物是目前標(biāo)準(zhǔn)的透明電極材料，石墨烯用作電極，可用于液晶顯示器，太陽(yáng)能電池，iPad和智能手機(jī)使用的觸摸屏，以及有機(jī)發(fā)光二極管（ OLED）顯示器，這種顯示器用于電視和計(jì)算機(jī)。但是，最近的研究表明，摻雜是必要的，為的是利用石墨烯的全部潛力。這一挑戰(zhàn)對(duì)于研究人員而言，就是要找到適當(dāng)?shù)闹圃旒夹g(shù)，制備高質(zhì)量石墨烯片，使它具有高度的電荷遷移率（charge mobilities）。德國(guó)和西班牙的一個(gè)研究小組最近發(fā)表了一篇論文，發(fā)表在應(yīng)用化學(xué)國(guó)際版（Angewandte Chemie International Edition），題為實(shí)現(xiàn)可調(diào)石墨烯/酞菁- PPV混合動(dòng)力系統(tǒng)（Towards Tunable Graphene/PhthalocyaninePPV Hybrid Systems），他們提出了一種化學(xué)方法，制成非共價(jià)（non-covalently）功能性石墨烯，這種材料產(chǎn)生于可大量獲得的低價(jià)天然石墨。“到目前為止，功能性分子要根據(jù)光活性基團(tuán)（photo-active groups）引入，這需要與石墨烯氧化物相互作用，因此，就不得不忍受苛刻的還原條件（reduction conditions），獲得非共價(jià)功能化石墨烯氧化物，”珍妮?馬里格說(shuō)（Jenny Malig），他是論文的第一作者?！拔覀兎椒ǖ膬?yōu)勢(shì)是直接剝離石墨烯，這要采用超聲處理和伴隨的非共價(jià)功能化，依靠的是感光分光表征（photospectroscopical characterization）溶液。” 馬里格是德克?古爾蒂（Dirk Guldi）小組的博士生，在紐倫堡（Nrnberg）埃爾蘭根（Erlangen）弗里德里希亞歷山大大學(xué)（Friedrich-Alexander-Universitat），一起工作的有她的同事，還有合作者來(lái)自馬德里自治大學(xué)（Universidad Autnoma de Madrid）IMDEA 納米科學(xué)部（IMDEA Nanociencia）。她指出，非共價(jià)剝落石墨烯，采用的媒介是表面活性劑（surfactants），這是經(jīng)過(guò)充分驗(yàn)證的,在原理上，這種概念是來(lái)自碳納米管化學(xué)?！按送?，類表面活性劑（-surfactants）就像雙親性花（amphiphilic perylene）或苝染料（pyrene dyes）一樣，都已經(jīng)用于穩(wěn)定石墨烯薄片，這是在適當(dāng)?shù)娜軇┲羞M(jìn)行，”她說(shuō)?！笆苓@些成果鼓舞，我們轉(zhuǎn)向更復(fù)雜的分子，比如酞菁齊聚物（phthalocyanine oligomers），這在以前從未用于溶解過(guò)程?！睂?duì)于這項(xiàng)工作，有知識(shí)傳授了已完成的研究，所在化學(xué)領(lǐng)域就是碳納米管化學(xué)，是古爾蒂的小組做的（他們寫過(guò)文章調(diào)整和優(yōu)化內(nèi)在互動(dòng)的酞菁基PPV低聚物和單壁碳納米管實(shí)現(xiàn)n-型/p-型），這是關(guān)鍵性的，可以制備非共價(jià)功能化石墨烯薄片，這是一種納米復(fù)合材料。然而，研究新的電子供受體復(fù)合物（electron donor-acceptor hybrids）就涉及到石墨烯，這更具有挑戰(zhàn)性，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)剝離碳納米管，這都是在同樣的情況下進(jìn)行。原因在于，從適用太陽(yáng)能電池而言，主要挑戰(zhàn)是光物理特性方面的納米復(fù)合材料。“對(duì)比非共價(jià)功能化碳納米管，石墨烯被認(rèn)為是一種零隙（zero-gap）半導(dǎo)體，沒(méi)有表現(xiàn)出顯著的光學(xué)躍遷（optical transition），在可見(jiàn)光范圍就是這樣，這就限制了表征技術(shù)（characterization techniques），”馬里格說(shuō)。該小組繞過(guò)這個(gè)問(wèn)題，選擇一個(gè)旁觀分子（spectator molecule），以協(xié)助查明和表現(xiàn)電子供受體的相互作用?！坝腥さ氖?，我們能夠量化和證明所形成的自由基陽(yáng)離子（radical cation）種類，就是這種旁觀分子，它第一次清楚地表明，電子轉(zhuǎn)移是從激發(fā)的染料轉(zhuǎn)移到石墨烯片，”馬里格說(shuō)。 “最后，后者就形成一種方便的工具，可用于測(cè)試廣泛的庫(kù)存染料。它表明，石墨烯有可能作為電子受體（electron acceptor）?！痹谝话闱闆r下，這種新穎的單因子混合物（monohybrids）材料是新的電子材料，尤其可用于印刷電子技術(shù)。非共價(jià)功能化石墨烯產(chǎn)生了成本上有效的新材料，可能表現(xiàn)出新的變異屬性，不同于非功能化石墨烯。此外，功能基團(tuán)（functional groups）可調(diào)整石墨/石墨烯的剝離和溶解度?！霸谟行┰O(shè)備中，石墨烯電子結(jié)構(gòu)的調(diào)整是采用化學(xué)功能化，這是一種適當(dāng)?shù)姆绞?，這些設(shè)備是可以設(shè)計(jì)的，所有的裝配完全采用石墨烯，”馬里格說(shuō)。石墨烯不僅是已知材料中最薄的一種，還非常牢固堅(jiān)硬；作為單質(zhì)，它在室溫下傳遞電子的速度比已知導(dǎo)體都快。如今，石墨烯再次給人們帶來(lái)驚喜。美國(guó)麻省理工學(xué)院及哈佛大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，石墨烯可以對(duì)光產(chǎn)生不同尋常的反應(yīng)，在室溫和普通光照射下，就可以發(fā)生熱載流子效應(yīng)，產(chǎn)生電流。這一發(fā)現(xiàn)不僅為石墨烯再添新奇屬性，更有希望使其在太陽(yáng)能電池、夜視系統(tǒng)、天文望遠(yuǎn)鏡及半導(dǎo)體傳感器等應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮作用。該研究發(fā)表在近期出版的科學(xué)雜志上，它將是電池材料的又一突破。2 X+ B 6 Y4 V$ G) n 研究人員在實(shí)驗(yàn)室制造了復(fù)雜的石墨烯納米P-N結(jié)，利用850納米的激光照射石墨烯P-N結(jié)介面，并測(cè)量激光照射點(diǎn)產(chǎn)生的光電流。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著激光強(qiáng)度的增加，特別是在低溫的條件下，可取得最大為5毫安/瓦（mA/W）的光電流，這一數(shù)值比以前的石墨光電器件高6倍。) A3 f: d ) n2 K* q 熱載流子效應(yīng)并不新奇，但通常情況下，需要在接近絕對(duì)零度或在極強(qiáng)的激光照射下才會(huì)發(fā)生，但石墨烯卻表現(xiàn)出在室溫和普通光下就可以產(chǎn)生熱載流子效應(yīng)的性能，這讓人們對(duì)石墨烯未來(lái)的應(yīng)用產(chǎn)生了巨大的想像空間。% c4 T2 L5 F# l R+ J此前曾發(fā)現(xiàn)過(guò)石墨烯在光照下產(chǎn)生電流的現(xiàn)象，但研究人員錯(cuò)誤地認(rèn)為是光伏效應(yīng)。而麻省理工學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光照在石墨烯上時(shí)，可以產(chǎn)生兩個(gè)具有不同電氣特性的區(qū)域，進(jìn)而出現(xiàn)溫差，產(chǎn)生電流。石墨烯在激光照射加熱不一致時(shí)，攜帶電流的電子被加熱，而晶格中的碳原子核保持低溫。正是由于石墨烯內(nèi)部的溫差，產(chǎn)生了電流。這種不同尋常的機(jī)制就稱為熱載流子效應(yīng)。（所謂熱載流子就是具有高能量的載流子，即其動(dòng)能高于平均熱運(yùn)動(dòng)能量。當(dāng)載流子從外界獲得了很大能量時(shí)，便可成為熱載流子。由于熱載流子所造成的一些影響，就稱為熱載流子效應(yīng)。） N2 A* H! u: |9 B V; a5 研究人員認(rèn)為，石墨烯之所以會(huì)產(chǎn)生上述現(xiàn)象，是由于大多數(shù)材料的過(guò)熱電子可將能量傳遞到周圍晶格，而石墨烯則需要很高的能量才能振動(dòng)其晶格的碳原子核，因此只有很少的電子能將熱能轉(zhuǎn)移到晶格。7 L/ j6 P4 z& g# S* 8 _研究人員表示，該研究成果是光電及能量采集方面十分重要的進(jìn)展。由于這種現(xiàn)象十分新穎，還需要進(jìn)一步深入的研究，才能清楚地了解其重要意義。但可以肯定的是，這種特性將會(huì)有非常廣泛的應(yīng)用前景。$ z0 Q7 t# u5 2 H首先，它有可能在利用太陽(yáng)能方面產(chǎn)生重大的突破。典型的光伏材料僅對(duì)特定頻率或顏色的光發(fā)生反應(yīng)，而石墨烯對(duì)光發(fā)生反應(yīng)的范圍非常寬。研究結(jié)果還表明，石墨烯能十分有效地收集太陽(yáng)能。因此太陽(yáng)能電池的最大突破有可能會(huì)來(lái)自于石墨烯。5 l% L+ A7 m* Y7 W2 Ap=20, null, left 其次，由于石墨烯以不同的方式產(chǎn)生電流，因此可以利用石墨烯來(lái)制造超高速光子探測(cè)器。石墨烯對(duì)紅外光的反應(yīng)更有其獨(dú)到之處，有望成為夜視系統(tǒng)及高級(jí)天文望遠(yuǎn)鏡的重要組成部分。( x/ B% I, V* D, ?! Rp=20, null, left 此外，石墨烯也可應(yīng)用于檢測(cè)重要的生物分子。毒素、病菌或食品污染物等物質(zhì)在光照射下，會(huì)發(fā)出紅外光。此前所使用的半導(dǎo)體傳感器，通常包含一些十分昂貴的稀有元素，而利用石墨烯生產(chǎn)傳感器，成本將會(huì)大大降低。0 f! + k5 L# S3 W3 X 0 n7 _p=20, null, left 對(duì)于石墨烯的發(fā)現(xiàn)，還比較晚，人們還沒(méi)真正探索出它的奧秘，有關(guān)它的特性人們還不完全清楚，石墨烯還能給我們帶來(lái)什么樣的驚喜和奇跡，能否掀起一場(chǎng)石墨烯革命，我們拭目以待。相信它能給太陽(yáng)能電池技術(shù)注入新的力量，使電池技術(shù)越來(lái)越完美。美國(guó)南加州大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種柔性碳原子薄膜透明材料，并用它制作出有機(jī)太陽(yáng)電池。這種新材料名為石墨烯，由一層導(dǎo)電性極好的碳原子組成，厚度為幾個(gè)原子。相關(guān)研究成果已發(fā)表在上。這種石墨烯有機(jī)太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)化效率還比不上硅太陽(yáng)電池。每平方米的硅太陽(yáng)電池能把瓦的太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化為瓦電力，而同樣面積的石墨烯有機(jī)太陽(yáng)電池只能轉(zhuǎn)化出瓦電力。但石墨烯有機(jī)太陽(yáng)電池造價(jià)低，而且柔韌性好，因此研究人員看好其應(yīng)用前景，例如這種石墨烯有機(jī)太陽(yáng)電池可做成家用窗簾，甚至可以做成會(huì)發(fā)電的衣服。目前研究人員已能制作多種尺寸的石墨烯，其中面積最大的為平方厘米。石墨烯的應(yīng)用前景（三）：“太陽(yáng)能電池”石墨烯成為大幅提高轉(zhuǎn)換效率的王牌材料石墨烯的應(yīng)用前景：引言 石墨烯的應(yīng)用前景（一）：“觸摸面板”最快于2012年面世石墨烯的應(yīng)用前景（二）：2013年將實(shí)現(xiàn)以500GHz頻率工作的高速石墨烯晶體管和光學(xué)元件 石墨烯被寄予厚望的應(yīng)用實(shí)例之一是轉(zhuǎn)換效率非常高的新一代太陽(yáng)能電池。展望其今后的應(yīng)用領(lǐng)域，首先是透明導(dǎo)電膜領(lǐng)域，其次是中間電極等領(lǐng)域。 不僅僅是代替ITO 對(duì)于石墨烯制透明導(dǎo)電膜，觸摸面板陣營(yíng)的期待比較高，不過(guò)太陽(yáng)能電池廠商的期待可能更高。這是因?yàn)槭┎粌H在代替ITO方面的性能或其柔性較高，而且只有石墨烯透明導(dǎo)電膜才能實(shí)現(xiàn)對(duì)于太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)非常重要的特性。 這個(gè)特性就是對(duì)于包括中遠(yuǎn)紅外線在內(nèi)的所有紅外線的高透明性。盡管紅外線占據(jù)了相當(dāng)一部分的太陽(yáng)輻射能量，但現(xiàn)有的大部分太陽(yáng)能電池都無(wú)法把紅外線作為能量源來(lái)有效利用。這是因?yàn)槌擞行У墓怆娹D(zhuǎn)換本身不易實(shí)現(xiàn)之外，迄今多用于透明電極的ITO和FTO對(duì)紅外線的透射率實(shí)際上也比較低。 如果只要對(duì)于紅外線確保透明性就足夠了的話，材料的開(kāi)發(fā)并不困難。不過(guò)，這種材料大多在原理上會(huì)面臨導(dǎo)電率大幅降低的問(wèn)題。 其理由如下：在一般情況下要確保大范圍波長(zhǎng)領(lǐng)域的透明性，載流子的密度越低越好。不過(guò)，由于導(dǎo)電率與載流子遷移率和載流子密度的乘積成比例，因此如果載流子遷移率不是很高，那么較小的載流子密度也就意味著導(dǎo)電率較小。其典型示例就是玻璃這種絕緣體。無(wú)論多透明，只要電流不能通過(guò)，就沒(méi)有任何意義。 石墨烯幾乎是唯一一種能夠避免這種問(wèn)題的材料。其原因在于石墨烯具有非常高的載流子遷移率。因此，即使載流子密度非常小，也能確保一定的導(dǎo)電率。這種材料是非常罕見(jiàn)的。 超高效太陽(yáng)能電池的實(shí)現(xiàn)近在咫尺 最近有些研究機(jī)構(gòu)正在積極進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換層材料的開(kāi)發(fā)，一些紅外線高效轉(zhuǎn)換技術(shù)也相繼面世（參閱本站報(bào)道）。這樣一來(lái)，如果可以利用對(duì)紅外線透明度也較高的透明導(dǎo)電膜，那么就可期待實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)有太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。 目前，在這些開(kāi)發(fā)活動(dòng)中處于領(lǐng)先地位的廠商之一是富士電機(jī)控股株式會(huì)社。該公司目前正在新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）的“革新性太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)研究開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目中，積極開(kāi)發(fā)采用石墨烯的太陽(yáng)能電池用透明導(dǎo)電膜。 不過(guò)，富士電機(jī)事實(shí)上已經(jīng)放棄了迄今一直在研發(fā)的使用氧化石墨烯制作石墨烯片的工藝（參閱本站報(bào)道）。同時(shí)作為替代方法導(dǎo)入了三星公司等也采用的熱CVD法。通過(guò)一系列自主改進(jìn)得到的2層石墨烯片的“導(dǎo)電率將高達(dá)ITO的幾倍，并且能夠確保90的光透射率等，已經(jīng)達(dá)到能夠充分滿足性能指標(biāo)的水平”（富士電機(jī)）。 有待解決的課題是量產(chǎn)性問(wèn)題?！拔覀兿Ｍ倌芙档虲VD法的工藝溫度。同時(shí)需要確立該方法中所使用的銅的再利用工藝。另外，還需要確認(rèn)與太陽(yáng)能電池半導(dǎo)體層的相容性等”（富士電機(jī)）。 作為電子和空穴兩者的傳輸材料 石墨烯在太陽(yáng)能電池用途方面被寄予厚望的不僅僅是與太陽(yáng)有關(guān)的透明電極。插入半導(dǎo)體層之間的中間電極方面的應(yīng)用目前也正在探討之中。 石墨烯最能發(fā)揮威力的領(lǐng)域是有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池領(lǐng)域。首次分離單層石墨烯的英國(guó)曼徹斯特大學(xué)研究人員康斯坦丁諾沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）曾在接受日經(jīng)電子雜志采訪時(shí)表示“有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池是最接近石墨烯實(shí)用化的應(yīng)用之一”。 在太陽(yáng)能電池中使用石墨烯作為中間電極的優(yōu)點(diǎn)是透明且與半導(dǎo)體層的相容性較高。特別是中間電極材料要求同時(shí)兼具這兩個(gè)性質(zhì)。具體來(lái)說(shuō)，“與（迄今普遍用做中間電極的）TiO2/PDOT相比，石墨烯電極與半導(dǎo)體層的相容性更好”（日本埼玉大學(xué)上野啟司副教授）。 在這一方面，石墨烯中電子和空穴的載流子遷移率相等這一性質(zhì)也作出了一定貢獻(xiàn)。以前，中間電極一般重疊使用n型和p型兩種材料。由于石墨烯既有n型又有p型，因此僅需1層石墨烯就能替代原來(lái)的材料。（未完待續(xù)，記者：野澤哲生） /s/blog_63fdca2401010q3n.html石墨烯在室溫和普通光照下可產(chǎn)生電流：能廣泛用于太陽(yáng)能電池和半導(dǎo)體傳感器等領(lǐng)域來(lái)源： 科技日?qǐng)?bào)發(fā)布時(shí)間： 2011-10-12 石墨烯再次給人們帶來(lái)驚喜。美國(guó)麻省理工學(xué)院及哈佛大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，石墨烯可以對(duì)光產(chǎn)生不同尋常的反應(yīng)，在室溫和普通光照射下，就可以發(fā)生熱載流子效應(yīng)，產(chǎn)生電流。這一發(fā)現(xiàn)不僅為石墨烯再添新奇屬性，更有希望使其在太陽(yáng)能電池、夜視系統(tǒng)、天文望遠(yuǎn)鏡及半導(dǎo)體傳感器等應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮作用。該研究發(fā)表在近期出版的科學(xué)雜志上。研究人員在實(shí)驗(yàn)室制造了復(fù)雜的石墨烯納米P-N結(jié)，利用850納米的激光照射石墨烯P-N結(jié)介面，并測(cè)量激光照射點(diǎn)產(chǎn)生的光電流。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著激光強(qiáng)度的增加，特別是在低溫的條件下，可取得最大為5 毫安/瓦（mA/W）的光電流，這一數(shù)值比以前的石墨光電器件高6倍。熱載流子效應(yīng)并不新奇，但通常情況下，需要在接近絕對(duì)零度或在極強(qiáng)的激光照射下才會(huì)發(fā)生，但石墨烯卻表現(xiàn)出在室溫和普通光下就可以產(chǎn)生熱載流子效應(yīng)的性能，這讓人們對(duì)石墨烯未來(lái)的應(yīng)用產(chǎn)生了巨大的想像空間。此前曾發(fā)現(xiàn)過(guò)石墨烯在光照下產(chǎn)生電流的現(xiàn)象，但研究人員錯(cuò)誤地認(rèn)為是光伏效應(yīng)。而麻省理工學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光照在石墨烯上時(shí)，可以產(chǎn)生兩個(gè)具有不同電氣特性的區(qū)域，進(jìn)而出現(xiàn)溫差，產(chǎn)生電流。石墨烯在激光照射加熱不一致時(shí)，攜帶電流的電子被加熱，而晶格中的碳原子核保持低溫。正是由于石墨烯內(nèi)部的溫差，產(chǎn)生了電流。這種不同尋常的機(jī)制就稱為熱載流子效應(yīng)。（所謂熱載流子就是具有高能量的載流子，即其動(dòng)能高于平均熱運(yùn)動(dòng)能量。當(dāng)載流子從外界獲得了很大能量時(shí)，便可成為熱載流子。由于熱載流子所造成的一些影響，就稱為熱載流子效應(yīng)。）研究人員認(rèn)為，石墨烯之所以會(huì)產(chǎn)生上述現(xiàn)象，是由于大多數(shù)材料的過(guò)熱電子可將能量傳遞到周圍晶格，而石墨烯則需要很高的能量才能振動(dòng)其晶格的碳原子核，因此只有很少的電子能將熱能轉(zhuǎn)移到晶格。研究人員表示，該研究成果是光電及能量采集方面十分重要的進(jìn)展。由于這種現(xiàn)象十分新穎，還需要進(jìn)一步深入的研究，才能清楚地了解其重要意義。但可以肯定的是，這種特性將會(huì)有非常廣泛的應(yīng)用前景。首先，它有可能在利用太陽(yáng)能方面產(chǎn)生重大的突破。典型的光伏材料僅對(duì)特定頻率或顏色的光發(fā)生反應(yīng)，而石墨烯對(duì)光發(fā)生反應(yīng)的范圍非常寬。研究結(jié)果還表明，石墨烯能十分有效地收集太陽(yáng)能。因此太陽(yáng)能電池的最大突破有可能會(huì)來(lái)自于石墨烯。其次，由于石墨烯以不同的方式產(chǎn)生電流，因此可以利用石墨烯來(lái)制造超高速光子探測(cè)器。石墨烯對(duì)紅外光的反應(yīng)更有其獨(dú)到之處，有望成為夜視系統(tǒng)及高級(jí)天文望遠(yuǎn)鏡的重要組成部分。此外，石墨烯也可應(yīng)用于檢測(cè)重要的生物分子。毒素、病菌或食品污染物等物質(zhì)在光照射下，會(huì)發(fā)出紅外光。此前所使用的半導(dǎo)體傳感器，通常包含一些十分昂貴的稀有元素，而利用石墨烯生產(chǎn)傳感器，成本將會(huì)大大降低。石墨烯的發(fā)現(xiàn)很晚，有關(guān)它的特性人們還不完全清楚，石墨烯還能帶給人們什么樣的驚喜和奇跡，能否掀起一場(chǎng)石墨烯革命，還要拭目以待。/content/2011-10/12/content_50364.htm石墨烯電極在有機(jī)太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用現(xiàn)在有一種有潛力的方法，即利用有機(jī)化合物（即含碳化合物）代替昂貴的高純度硅板，可以用來(lái)制作價(jià)廉的，質(zhì)輕且柔性的太陽(yáng)能電池。但是這種有機(jī)太陽(yáng)能電池的發(fā)展存在棘手的問(wèn)題。研究者為了尋找合適的導(dǎo)電電極材料付出艱辛的努力。特別是能與有機(jī)太陽(yáng)能電池匹配的柔性的、透明的、低成本的電極材料。目前為止，制作電極材料普通使用銦錫氧化物（即ITO）。但是銦元素價(jià)格昂貴，而且較為稀有。所以一直在尋找合適的替代材料?，F(xiàn)在，MIT（麻省理工大學(xué)）的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)提出一種實(shí)用的方法利用價(jià)廉的，常見(jiàn)的碳元素制作合適的替代材料。擬用的材料是石墨烯，碳的一種形式：由碳原子像鐵絲網(wǎng)編織一樣形成的僅有一個(gè)原子厚度的二維平面片狀物。有一份關(guān)于如何利用石墨烯做太陽(yáng)能電極的研究報(bào)告于12月17日發(fā)表在納米技術(shù)雜志上。這是MIT的教授Jing Kong（孔晶）和Vladimir Bulovi在他們的兩個(gè)學(xué)生及一位博士后研究員共同合作完成的論文。石墨烯是透明的，所以由它制作的電極可以適用在透明的有機(jī)太陽(yáng)能電池，而且不會(huì)阻擋任何照射光。此外，這種電極是柔性的，與有機(jī)太陽(yáng)能電池一樣，所以它能與建筑構(gòu)成一體化，