Densitas Daya Spesifik Berat-Tinggi Sel Surya Silikon Amorf Film Tipis pada Kertas Grafena
Abstrak
Sel surya film tipis fleksibel dengan densitas daya spesifik berat tinggi sangat diinginkan dalam perangkat elektronik portabel/dapat dipakai, kendaraan bertenaga surya, dll. Substrat logam atau plastik fleksibel konvensional ditemui baik kelebihan berat badan atau ketidakcocokan termal dan mekanis dengan deposit film. Dalam karya ini, kami mengusulkan substrat baru untuk sel surya fleksibel berdasarkan kertas graphene, yang memiliki keunggulan ringan dan memiliki toleransi suhu tinggi dan fleksibilitas mekanis yang tinggi. Silikon amorf film tipis (a -Si:H) sel surya dibangun di atas kertas graphene tersebut, yang kerapatan dayanya 4,5 kali lebih tinggi dari pada substrat polimida plastik. Selain itu, a Sel surya -Si:H menghadirkan fleksibilitas yang menonjol yang efisiensi konversi dayanya menunjukkan sedikit degradasi ketika sel surya dibengkokkan hingga radius sekecil 14 mm selama lebih dari 100 kali. Penerapan substrat fleksibel yang unik ini dapat diperluas ke sel surya CuInGaSe dan CdTe serta perangkat film tipis lainnya yang memerlukan pemrosesan suhu tinggi.
Pengantar
Sel surya film tipis yang fleksibel secara mekanis dan ringan dapat dilekatkan pada objek dengan permukaan melengkung, sehingga cocok sebagai sumber unit suplai listrik untuk perangkat elektronik portabel/wearable dan kendaraan udara tak berawak [1,2,3,4,5]. Dengan menggabungkan sistem mikro-elektromekanis (MEMS) dan teknologi fabrikasi surya silikon kristal curah, sel surya silikon kristalin dengan ketebalan beberapa mikrometer telah ditunjukkan dengan fleksibilitas yang sangat baik [6]. Sebagai alternatif, sel surya fleksibel juga dapat diwujudkan dengan mendepositkan lapisan penyerap bersama dengan lapisan fungsional lainnya ke substrat asing seperti logam [7,8,9,10] atau foil plastik [11,12,13,14].
Karena stabilitas termal yang unggul dan koefisien ekspansi termal (CTE), foil logam banyak digunakan sebagai substrat untuk sel surya fleksibel [7, 8, 15,16,17]. Plastik memiliki fleksibilitas yang lebih baik serta karakteristik ringan. Namun, mereka biasanya memiliki suhu leleh/pelunakan yang rendah, yang membatasi suhu pemrosesan sel surya (seperti tembaga indium gallium selenide (CIGS)) yang biasanya dicapai di bawah suhu tinggi [18,19,20]. CTE plastik yang tinggi juga dapat menyebabkan akumulasi tegangan dan regangan pada film tipis dan menyebabkan kegagalan perangkat atau penurunan kinerja yang cepat. Di antara substrat plastik, polimida (PI) memiliki regangan hasil yang lebih tinggi dan kepadatan yang lebih rendah (1,4 g/cm
3
vs 7.9 g/cm
3
dari baja tahan karat) [21, 22]. Namun, proses siklus termal akan menyebabkan akumulasi tegangan dan regangan karena ketidaksesuaian besar koefisien ekspansi termal (CTE) antara bahan PI (12–40 10
−6
/K) [23, 24] dan lapisan anorganik lainnya, yang menyebabkan retakan makroskopik dan penurunan kinerja [11, 25]. Kertas selulosa juga telah digunakan untuk membuat sel surya a-S:H, yang kinerjanya lebih buruk mungkin juga terutama karena ketidakcocokan ekspansi termal antara substrat dan lapisan aktif [26]. Pekerjaan terbaru kami menunjukkan bahwa konstruksi nanotekstur pada substrat PI dapat secara efisien meningkatkan adhesi keseluruhan antara film di atas dan substrat dan secara bersamaan melepaskan regangan/stres termal internal [11, 13]. Namun, tradeoff antara kepatuhan mekanis, kinerja, dan kekokohan sel fotovoltaik fleksibel masih menjadi tantangan utama.
Grafena, dengan banyak sifat unik seperti kekuatan tinggi dan konduktivitas listrik dan panas [27,28,29,30], telah digunakan secara liar dalam berbagai perangkat fungsional [31,32,33,34]. Baru-baru ini, para peneliti telah mengusulkan metode yang menumbuhkan bahan berkualitas tinggi secara epitaksial dan mentransfernya ke substrat asing menggunakan graphene single-layer [35]. Namun, teknologi transfer ini memerlukan penanganan yang hati-hati dan proses yang rumit, yang memakan waktu dan tidak sesuai dengan strategi produksi skala besar.
Sebagai turunan dari graphene, kertas graphene telah didemonstrasikan dengan perakitan fase larutan, deposisi elektroforesis, dan deposisi uap kimia [27]. Karakteristik yang sangat baik dari toleransi suhu tinggi, CTE rendah, dan fleksibilitas mekanik akan menjadikannya substrat yang ideal untuk elektronik fleksibel, terutama yang akan mengalami proses suhu tinggi [36, 37]. Di antara penelitian ini, sel surya film tipis pada kertas graphene jarang dilaporkan. Dalam karya ini, kami mendemonstrasikan silikon amorf film tipis yang fleksibel (a -Si:H) sel surya pada kertas grafena halus yang diperoleh dengan metode filtrasi menggunakan filter anodik aluminium oksida (AAO) berpori. Perangkat menggambarkan kepadatan daya spesifik berat yang berbeda dari 8,31 kW/kg, yang masing-masing 415 dan 4,5 kali lebih tinggi dari laporan sebelumnya pada substrat kaca dan PI [13, 38]. Selain itu, substrat memberi perangkat kemampuan luar biasa yang dapat ditekuk sehingga efisiensi konversi hanya menunjukkan sedikit degradasi setelah 100 siklus pembengkokan dengan radius sekecil 14 mm. Sejauh pengetahuan kami, ini adalah demonstrasi pertama sel surya film tipis pada substrat kertas graphene. Meskipun a -Si:H digunakan sebagai bahan model dalam pekerjaan ini dengan suhu pemrosesan keseluruhan di bawah 250 °C, substrat kertas graphene dapat diperluas ke elektronik fleksibel (opto-) lainnya, terutama cocok untuk perangkat yang membutuhkan pemrosesan suhu tinggi.
Bahan dan Metode
Persiapan Makalah Grafena
Kertas graphene dibuat dengan prosedur perakitan fase larutan menggunakan filtrasi vakum [27]. Membran filtrasi adalah templat AAO melalui pori yang disiapkan sendiri menggunakan prosedur yang diilustrasikan secara skematis pada Gambar. 1. Aluminium foil mentah (kemurnian 99,999%) dengan dimensi tipikal 70 mm × 60 mm × 0,3 mm dipoles secara elektro dalam campuran asam perklorat dan etanol (volume 1:3) setelah pembersihan ultrasonik dalam aseton, etanol, dan air deionisasi. Setelah elektropolish, proses anodisasi dilakukan dalam asam oksalat 0,3 M di bawah potensial konstan 60 V pada suhu konstan 5 °C selama 24 jam (Gbr. 1a). Sebuah film polimetilmetakrilat (PMMA) sebagai lapisan pelindung pertama-tama dilapisi pada satu sisi dari Al foil anodized dua sisi (Gbr. 1b). Al foil direndam dalam 1 M NaOH untuk melarutkan AAO di sisi belakang dan mendapatkan Al foil anodized satu sisi (Gbr. 1c). Kemudian direndam dalam campuran yang mengandung 100 ml HCl, 3,7 g CuCl2 ·2H2 O, dan 100 ml air deionisasi untuk menghilangkan substrat aluminium yang tersisa dan mencapai film AAO yang didukung oleh PMMA (Gbr. 1d). Untuk membuat membran AAO melalui lubang, lapisan penghalang alumina di bagian bawah pori-pori secara kimia tergores dalam 5 wt% H3 PO4 larutan pada 53 °C selama 10 menit (Gbr. 1e). Setelah etsa dalam asam asetat glasial, film pelindung PMMA dihilangkan, menghasilkan membran AAO melalui lubang mandiri. Terakhir, untuk meningkatkan kapasitas filtrasi membran AAO, membran AAO ditempatkan di 5 wt% H3 PO4 larutan selama 20 min pada 53 °C untuk proses pembukaan pori. Filter AAO melalui pori yang diperoleh adalah film putih seperti lembaran halus, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1 f.
Proses fabrikasi membran filter AAO melalui pori. (a ) AAO sisi ganda yang diperoleh pada Al foil. (b ) Spin-coating film tipis PMMA di satu sisi. (c ) Menggores AAO di sisi belakang. (d ) Melepaskan Al foil. (e ) Melarutkan lapisan penghalang di AAO. (f) Menghilangkan PMMA dalam asam asetat glasial dan mendapatkan membran filter AAO melalui pori
Prosedur fabrikasi sel surya berdasarkan kertas graphene secara skematis diilustrasikan pada Gambar. 2. Pertama, 175 mg cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) sebagai stabilizer dilarutkan dalam 500 ml air deionisasi. Kemudian, 250 mg lembaran grafena oksida tereduksi (Shanghai SIMBATT Energy Technology Co., Ltd.) didispersikan dalam larutan berair CTAB (Gbr. 2a). Setelah itu, larutan campuran berturut-turut didispersikan oleh pembersih ultrasonik dan pengganggu sel masing-masing selama 1 jam (Gbr. 2b). Setelah didiamkan selama 12 jam, larutan graphene disentrifugasi pada 4500 rpm selama 20 menit untuk mengendapkan partikel besar (Gbr. 2c) dan meninggalkan supernatan dengan serpihan graphene yang tersebar dengan baik (Gbr. 2d). Sebagai perbandingan, kertas grafena juga dibuat dengan menggunakan larutan grafena asli tanpa proses sentrifugal. Kertas graphene kemudian diperoleh dengan filtrasi vakum (− 0,4 bar) dari larutan di atas membran AAO melalui lubang (Gbr. 2f). Tekanan negatif dijaga untuk memastikan bahwa film graphene selalu bersentuhan dengan filter AAO selama proses pengeringan. Setelah proses pengeringan, kertas graphene dapat dengan mudah dikupas dari filter AAO yang dapat digunakan kembali (Gbr. 2g). Kertas graphene yang didefinisikan sebagai GP-1 (dengan proses sentrifugal) dan GP-2 (tanpa proses sentrifugal). Berdasarkan filtrasi vakum, pengeringan, dan proses pemisahan yang sama, sampel ketiga, bernama GP-3, juga disiapkan. GP-3 diperoleh dengan menambahkan sejumlah kecil karbon nanotube (CNT) 10 wt% (diameter 10-20 nm, panjang 5-15 μm, Shenzhen Nanotech Port Co., Ltd) ke dalam supernatan (Gbr. 2e). Perawatan post annealing pada 400 °C selama 1 h dalam atmosfer argon juga dilakukan pada semua kertas graphene untuk menghilangkan sisa pelarut dan surfaktan.
Prosedur fabrikasi sel surya berdasarkan kertas graphene. (a ) Penambahan lembaran grafena oksida tereduksi dalam larutan encer setiltrimetilamonium bromida. (b ) Dispersi larutan campuran. (c ) Sentrifugasi larutan graphene. (d ) Kumpulan supernatan dengan serpihan graphene yang tersebar dengan baik. (e ) Penambahan nanotube karbon ke supernatan. (f ) Filtrasi vakum larutan di atas membran aluminium oksida anodik lubang tembus untuk mendapatkan kertas graphene pada filter aluminium oksida anodik. (g ) Pemisahan kertas graphene dari filter aluminium oksida anodik setelah pengeringan. (h ) a-Si:H sel surya yang dibuat pada substrat kertas graphene menunjukkan fleksibilitas yang sangat baik dengan membungkus batang kaca
Persiapan Film Tipis a -Si:H Sel Surya
Pembuatan film tipis a -Si:H sel surya dimulai dengan sputtering lapisan Ag 100 nm pada substrat kertas graphene, yang berfungsi sebagai reflektor belakang. Sebuah 30-nm Al2 O3 Lapisan ZnO (AZO) yang didoping sebagai lapisan pengatur jarak kemudian diendapkan dengan sputtering magnetron frekuensi radio (RF) dari target keramik AZO 2 wt% (kemurnian 99,99%) pada 250 °C. Selanjutnya, n -i -p a -Si:H lapisan diendapkan dalam sistem deposisi uap kimia (PECVD) yang ditingkatkan plasma multi-ruang di bawah 250 °C. n , i dan p -jenis lapisan masing-masing setebal 30-, 280-, dan 10-nm. Setelah sputtering film tipis indium tin oxide (ITO) 80-nm, kisi Ag diuapkan secara termal sebagai elektroda atas menggunakan masker kontak (Gbr. 2h) [6, 22]. Sebagai perbandingan, sel surya juga dibuat pada substrat kaca (tebal 1 mm, CSG Holding Co., Ltd.) dengan proses yang sama. Detail lain dari persiapan a -Si:H sel surya dapat ditemukan di publikasi kami sebelumnya [7, 10, 11, 13, 39].
Karakterisasi
Morfologi permukaan dikarakterisasi dengan mikroskop elektron pemindaian (SEM) Hitachi S4800. Semua tegangan rapat arus (J-V ) kurva film tipis a -Si:H sel surya dilakukan di bawah 25 °C menggunakan simulator surya lampu Xe (Newport, 94063A-1000, 100 mW/cm
2
) digabungkan dengan filter massa udara 1,5 global (AM 1,5 G), dan pengukuran efisiensi kuantum eksternal (EQE) dicirikan oleh sistem respons spektral komersial (PV Measurement Inc. QEX10). Stabilitas termal substrat kertas graphene dipantau dengan gravimetri termal (TG) pada instrumen TG (SDTA851 Swiss-Mettler Toledo) dari suhu kamar hingga 1000 °C pada laju pemanasan 10 K/menit. Keandalan sel surya dalam beberapa siklus pembengkokan dilakukan dengan pengaturan pembengkokan otomatis yang dibuat sendiri [7, 11, 13].
Hasil dan Diskusi
Gambar 3 a dan b masing-masing menunjukkan permukaan dan penampang gambar SEM membran AAO. Ukuran lubang terdistribusi teratur dan seragam berdiameter sekitar 100 nm. Dinding samping AAO halus, yang bermanfaat untuk penyaringan larutan graphene. Ketika waktu etsa 10 min, ada penghalang sisa Al di bagian bawah membran AAO, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3 c, yang mengarah ke ukuran lubang berdiameter sekitar 50 nm yang lebih kecil dari sisi depan. Dengan memperpanjang waktu etsa hingga 20 mnt, lapisan oksida penghalang akan dihilangkan sepenuhnya, menghasilkan lubang berdiameter 100 nm, sama dengan sisi depan. Kemudian, membran lubang tembus AAO dengan waktu etsa 20 menit ini digunakan untuk penyaringan larutan graphene.
Gambar SEM dari a permukaan, b tampilan penampang membran AAO, dan tampilan bawah membran AAO setelah etsa lapisan penghalang Al untuk c 10 mnt, h 20 menit
Gambar 4 menunjukkan gambar SEM dan foto-foto kertas graphene GP-1 dan GP-2. Terlihat bahwa GP-1 (Gbr. 4a) memiliki permukaan kasar mikroskopis, yang mungkin disebabkan oleh lembaran graphene ukuran besar dan cluster graphene. Karakteristik mikroskopis ini menghasilkan permukaan keriput makroskopik seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4 c. Karena konstruksi permukaan yang kasar, lubang kecil dan retakan dapat dengan mudah terbentuk pada deposisi film tipis berikut. Oleh karena itu, kinerja perangkat yang tinggi hampir tidak dapat diwujudkan pada substrat kertas graphene GP-1.
a , c Gambar SEM dan b , d gambar kamera digital (a, b) GP-1 dan (b, d) GP-2
Struktur mikro permukaan dan foto GP-2 yang sesuai pada Gambar. 4 b dan d menunjukkan bahwa penghilangan presipitasi dari cluster graphene sangat membantu untuk mencapai permukaan yang halus. Sayangnya, meskipun kehalusan substrat GP-2 telah ditingkatkan, kekuatan mekanik GP-2 tidak cukup untuk menahan percobaan pembengkokan. Setelah membungkuk beberapa kali, a -Si:H sel surya pada substrat GP-2 akan retak.
Untuk lebih meningkatkan kekuatan mekanik kertas graphene, CNT ditambahkan ke supernatan larutan graphene. CNT, berfungsi sebagai kerangka mesh, akan mendukung lembaran graphene dan pada gilirannya menghasilkan kekuatan mekanik yang lebih baik. Hasil dari eksperimen pembengkokan menunjukkan bahwa a Sel surya -Si:H pada substrat GP-3 memiliki fleksibilitas yang sangat baik yang akan dibahas kemudian. Selain kekuatan mekanik yang ditingkatkan, juga ditemukan bahwa CNT dapat secara efektif mengurangi kekasaran permukaan di mana permukaan morfologi yang cukup halus dapat diamati dengan jelas seperti yang ditunjukkan pada gambar SEM pada Gambar. 5 a dan b. Permukaan halus kertas graphene harus dikaitkan dengan lapisan kerangka mesh yang terdiri dari nanotube karbon karena graphene dapat menutupinya [40]. Kekasaran berukuran nano ini sangat kompatibel dengan proses sel surya berikut sehubungan dengan kualitas tinggi dan lapisan film tipis yang seragam.
a , b Gambar SEM substrat kertas graphene GP-3 dengan perbesaran berbeda. c Hasil TGA dari kertas grafena GP-3 dengan (GP-3A) dan tanpa (GP-3N) pasca perlakuan anil
Stabilitas termal kertas GP-3 diselidiki dengan analisis termo-gravimetri (TGA) sebagai fungsi dari proses anil (Gbr. 5c), di mana kertas tanpa dan dengan pemrosesan termal (400 °C, 1 h, atmosfer argon) masing-masing dilambangkan sebagai GP-3N dan GP-3A. Puncak tanpa bobot yang jelas di bawah 200 °C untuk kertas GP-3N menunjukkan dehidrasi air yang mengkristal, yang disertai dengan kehilangan massa 12,46%. Saat suhu naik, kertas GP-3N terus kehilangan massanya. Pada 700 °C, hilangnya 23,98% lebih lanjut dapat diamati, mungkin karena pirolisis gugus fungsi yang mengandung oksigen yang tidak stabil [41]. Untuk sampel yang mengalami proses post annealing (GP-3A), puncak endotermik dan penurunan berat yang sesuai hampir tidak dapat dideteksi di bawah 200 °C. Selain itu, GP-3A stabil secara termal hingga 700 °C dengan penurunan berat hanya 0,08%. Hasil ini menyiratkan bahwa kelembaban dan gugus fungsi oksigen yang labil secara termal telah dihilangkan secara efisien selama perawatan anil [42].
Karena ketahanan mekanis dan kekasaran permukaan yang ditingkatkan, kertas GP-3A dipilih sebagai substrat untuk pembuatan a -Si:H sel surya. Ketebalan dan beratnya masing-masing adalah 53 μm dan 5,73 mg. Perangkat yang disimpan pada substrat kaca kaku juga dibuat sebagai referensi. Gambar 6 a menunjukkan tegangan rapat arus (J-V ) karakteristik perangkat pada substrat GP-3A dan kaca yang diukur di bawah iradiasi AM 1,5-G. Efisiensi konversi daya (PCE) sebesar 5,86% diperoleh pada substrat GP-3A, dengan tegangan rangkaian terbuka (VOC ) sebesar 0,87 V, arus hubung singkat (JSC ) sebesar 11,96 mA/cm
2
, dan faktor pengisi (FF ) dari 0,57. Dibandingkan dengan perangkat pada substrat kaca, J sc ditingkatkan sebesar 17%, yang selanjutnya dikonfirmasi oleh pengukuran EQE (Gbr. 6b). Substrat GP-3A menghasilkan peningkatan respons spektral broadband terutama dalam rentang panjang gelombang panjang di atas 600 nm.
aJ -V kurva dan b Pengukuran EQE dari a -Si:H perangkat berdasarkan GP-3 dan substrat kaca
Respon spektral yang ditingkatkan dapat dianggap berasal dari kerutan kecil pada kertas graphene, yang meningkatkan jalur optik efektif dengan menyebarkan cahaya panjang gelombang panjang di bagian bawah perangkat. Namun, cacat permukaan dapat menyebabkan saluran shunt untuk arus yang menghasilkan penurunan VOC dan FF . Selain itu, gas yang terperangkap dalam kertas grafena dapat mengalami tegangan pemicu ekspansi pada lapisan kontak, yang juga dapat menyebabkan penurunan VOC dan FF . Oleh karena itu, meskipun arus foto perangkat pada GP-3A meningkat secara signifikan, efisiensi konversi energi akhir tidak meningkat secara dramatis dibandingkan dengan sel surya pada substrat kaca.
Sebagai ketebalan a -Si:H sel surya hanya beberapa ratus nanometer, substrat akan mendominasi berat dan ketebalan perangkat utama. Dalam karya ini, kami mendemonstrasikan sel surya fleksibel pada kertas graphene yang jauh lebih ringan daripada substrat kaca dan plastik konvensional. Di sini, kami membandingkan lebih lanjut kepadatan daya spesifik berat (PK ) perangkat pada substrat yang berbeda. PK didefinisikan sebagai rasio daya keluaran di bawah penyinaran matahari standar (AM 1.5 Spektrum global dengan 1000 W m
−2
intensitas) dengan massa sel surya per satuan luas seperti yang dinyatakan oleh persamaan berikut:
di mana md adalah massa sel surya per satuan luas.
Dibandingkan dengan perangkat yang disimpan pada substrat kaca, ketebalan dan berat sel surya pada kertas graphene berkurang masing-masing ~ 20 kali dan ~ 350 kali. Sementara itu, kerapatan daya mencapai 8,31 kW/kg, yang 415 kali lebih tinggi dari rekanannya. Dalam pekerjaan kami sebelumnya, a Sel surya -Si:H berhasil difabrikasi pada substrat fleksibel PI berpola [13]. Perangkat GP-3A memiliki efisiensi konversi energi yang lebih rendah dibandingkan perangkat pada substrat PI karena tidak adanya reflektor periode balik pada substrat GP-3A, sedangkan sel surya pada berat kertas graphene hanya 15% dari substrat PI. Oleh karena itu, kerapatan daya perangkat GP-3A 4,52 kali lebih tinggi dari pada substrat PI berpola. Dan detail parameter karakteristik a -Si:H sel surya berdasarkan GP-3A dan substrat pasangannya dirangkum dalam Tabel 1.
Kertas grafena yang memiliki fleksibilitas unggul, ringan, dan memiliki toleransi suhu tinggi diharapkan dapat menjadi alternatif pilihan untuk aplikasi perangkat portabel. Gambar 7 a menunjukkan gambar perangkat yang sebenarnya diperoleh pada kertas graphene. Untuk mengevaluasi daya tahan perangkat berbasis kertas graphene selama operasi fleksibel, sel surya kemudian dienkapsulasi oleh polydimethylsiloxane (PDMS) dan kontak listriknya dibuat dengan kabel tembaga. Gambar 7 b menunjukkan pengukuran J-V kurva dari a -Si:H perangkat setelah enkapsulasi. Sayangnya, efisiensi konversi energi perangkat menurun dari 5,86 menjadi 4,14% setelah enkapsulasi. Mungkin karena elektroda kawat tembaga menghasilkan hambatan kontak tambahan dan sedikit merusak perangkat. Dengan demikian, strategi enkapsulasi yang rumit akan dikembangkan untuk perangkat ultra-ringan berbasis GP seperti itu di masa depan. Setelah enkapsulasi, J-V kurva di bawah berbagai sudut lentur dicirikan dengan pengaturan buatan sendiri [7]. Performa fleksibel dievaluasi sebagai fungsi dari radius bending dan siklus bending [7, 8, 13]. Gambar 7c menunjukkan bahwa sel-sel pada GP-3A dapat bertahan terhadap uji pembengkokan manual dengan radius hingga 14 mm dan mempertahankan fungsi penuh. Selain itu, keandalan sel surya GP-3A di bawah pembengkokan berulang (radius = 14 mm) dicirikan seperti yang disajikan pada Gambar 7 d, sementara perangkat masih dipertahankan di atas 92% dari efisiensi awal setelah 100 siklus pembengkokan. Fleksibilitas dan stabilitas yang luar biasa dapat secara dominan diuntungkan dari kertas graphene ultra tipis, serta kekuatan mekanik yang lebih tinggi dari kertas graphene yang dimodifikasi oleh CNT.
a Sebuah foto dari a -Si:H sel surya pada GP-3A. bJ-V kurva a -Si:H perangkat berdasarkan substrat GP-3A setelah enkapsulasi. cJ -V kurva perangkat pada substrat GP-3A di bawah sudut tekuk yang berbeda. d Efisiensi relatif sebagai fungsi dari siklus pembengkokan. Sisipan di c dan d mewakili ilustrasi untuk menentukan sudut tekuk dan perangkat bengkok yang dipasang pada pengaturan pengukuran, masing-masing
Kesimpulan
Dalam pekerjaan ini, kami mengembangkan substrat kertas graphene yang disempurnakan dengan nanotube karbon yang menghasilkan stabilitas termal yang lebih tinggi, ringan, dan memiliki fleksibilitas mekanik yang sangat baik dibandingkan substrat fleksibel tradisional. a -Si:H sel surya berdasarkan kertas graphene berhasil dicapai dengan arus foto yang lebih baik dan efisiensi konversi energi komparatif (5,86%) dibandingkan rekan-rekan pada substrat kaca datar. Ketebalan dan berat sel surya pada kertas graphene masing-masing berkurang ~ 20 dan ~ 350 kali. Sementara itu, kerapatan daya mencapai 8,31 W/g, yang 415 kali lebih tinggi dari rekan-rekan. Selain itu, perangkat yang didasarkan pada kertas graphene menunjukkan kinerja yang sangat baik dengan penurunan marginal bahkan setelah 100 siklus pembengkokan di bawah radius 14 mm karena ketebalan yang sangat tipis dan fleksibilitas mekanis yang sangat baik dari substrat kertas graphene. Meskipun pekerjaan dilakukan pada a -Si:H material, skema yang kami usulkan dapat diperluas ke sistem material lain yang dapat mengarah ke era baru perangkat optoelektronik fleksibel.
Ketersediaan Data dan Materi
Kumpulan data yang dihasilkan selama dan/atau dianalisis selama studi saat ini tersedia dari penulis terkait atas permintaan yang wajar.
