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石墨烯应用领域不断拓宽 10家公司开始布局

2014-09-03 12:02来源:和讯股票关键词:石墨烯电力电子储能收藏点赞

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单壁碳纳米管具有优异的电子、机械、力学等性能,但是纳米管制备一直是难点。实现结构和性质可控的制备是单壁碳纳米管应用的基础和关键,同时也成为碳纳米管研究和应用发展的瓶颈。

石墨烯良好的电导性能和透光性能,使其在透明电导电极方面有非常好的应用前景。试验证明,石墨烯比表面积高达2600平方米/克,导电性极高,且储能效率是现有材料的近两倍,是理想的电极材料。石墨烯在取代其他电极材料方面有广阔的应用前景,即便是目前商用超极电容器使用的活性炭等材料,比表面积也不过1000-1800平方米/克,石墨烯的电学综合性能显着超越当前的各种材料。

传统电极材料多采用ITO(铟锡氧化物)。铟元素价格昂贵,且较为稀有。行业正在寻找一种成本更低的材料以替代ITO。石墨烯以其独有的导电透明性质成为备选材料。采用石墨烯制成的透明电极,不仅具备传统电极的导电特性,同时还可以弯曲折叠,在搭建过程中可与建筑构成一体化,更加经济和实用。透明导电电极不仅应用于太阳能领域,同时还可应用在触摸屏、液晶屏、发光LED和超级电容等多种光电领域。目前全球实验室将石墨烯电极应用至上述多类型产品,包括触摸屏和超级电容。若能成功商业化,未来有望改变电子行业制造格局。

应用领域不断拓宽

石墨烯是目前所知最薄、最强和导电性最好的材料。研究发现,通过建立三维堆叠多层异质结构的石墨烯能够制成具备极为敏感的高效光伏设备,可以利用太阳能产生电力。未来有望采用石墨烯制成转换效率更高的新一代太阳能电池。

从当前的研究进展来看,石墨烯不仅可以制成太阳能电池用的透明电极,同时还可以用作插入半导体层之间的中间电极。石墨烯最能发挥威力的领域是有机薄膜太阳能电池领域。在太阳能电池中使用石墨烯作为中间电极的优点在于,石墨烯是透明的,而且与半导体层的相容性较高。

化学掺杂可以大大降低石墨烯面电阻并调整石墨烯的功函数,制成柔性更高的透明导电薄膜。石墨烯制成的透明导电薄膜,不仅具备导电、透明等太阳能转换器件所必备的性质,还具备金属材料所不具备的柔性。同时,此种薄膜具备对中远红外线高透性质,能显着提升太阳能的转换效率,是新一代太阳能电池的理想材料。当前多晶硅太阳能电池转换效率为30%,理论上石墨烯太阳能电池有望将转换效率提升到60%,未来太阳能电池有望实现小型化。石墨烯可以弯曲且透明,未来有望将石墨烯太阳能电池安装在建筑物外墙,使太阳能用于日常照明和采暖等日常应用。

目前,在石墨烯光伏材料研究领域处于领先地位的厂商之一是富士电机。该公司正在积极开发采用石墨烯制成的太阳能电池透明导电膜。

超级电容器是基于高比表面积炭电极/电解液界面产生的电容、或者基于过渡金属氧化物/导电聚合物的表面及体相所发生的氧化还原反应来实现能量存储和转换的电子元件。其构造和电池类似,主要包括正负电极、电解液、隔膜和集流体。

原标题:可穿戴设备领域未来的救星:石墨烯材料
投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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