研究人员已将磷烯纳米带纳入新型太阳能电池，显着提高了它们的效率。磷烯纳米带 (PNR) 是二维材料磷的带状链，类似于石墨烯，由单原子厚的原子层制成。PNR 于 2019 年首次生产，数百项理论研究预测了它们的特性如何增强各种设备，包括电池、生物医学传感器和量子计算机。

然而，到目前为止，这些预测的令人兴奋的特性都没有在实际设备中得到证实。现在，由伦敦帝国理工学院和伦敦大学学院研究人员领导的团队首次使用 PNR 显着提高了一种设备(一种新型太阳能电池)的效率，这表明这种“神奇材料”确实可以达到它的炒作。

详细信息今天发表在《美国化学学会杂志》上。

帝国理工学院化学系和可加工电子学中心的首席研究员 Thomas Macdonald 博士说：“数百项理论研究已经预见了 PNR 令人兴奋的特性，但尚未发表的报告证明这些特性，或将它们转化为改进的设备性能。

“因此，我们很高兴不仅提供了 PNRs 作为高性能太阳能电池的有前途的路线的第一个实验证据，而且展示了这种新型纳米材料用于下一代光电器件的多功能性。”

该团队将 PNR 整合到由钙钛矿制成的太阳能电池中，这是一种新型材料，科学家们可以轻松改变它们与光的相互作用方式，以适应一系列应用。

与传统的非柔性硅基太阳能电池相反，钙钛矿太阳能电池可以由液体溶液制成，有助于低成本印刷成薄的柔性薄膜。新型纳米材料，例如 PNR，可以简单地作为额外的层进行印刷，以提高设备的功能和效率。

通过加入 PNR，该团队能够生产效率高于 21% 的钙钛矿太阳能电池，与传统的硅太阳能电池相当。他们还能够通过实验验证 PNR 如何实现这种改进的效率。

他们表明 PNR 提高了“空穴迁移率”。“空穴”是电传输中电子的相反伙伴，因此提高它们的迁移率(衡量它们在材料中移动的速度)有助于电流在器件的层之间更有效地移动。

该团队表示，这项对 PNR 能力的实验验证将帮助研究人员为光电子设备(即发射或检测光的设备)制定新的设计规则。

Macdonald 博士说：“我们的研究结果表明，PNR 的功能电子特性确实可以转化为改进的功能。这突出了这种新发现的纳米材料的真正重要性和实用性，并为基于 PNR 的光电器件设定了基准。”

在设备中使用 PNR 的进一步研究将使研究人员能够发现更多提高性能的机制。该团队还将探索修改纳米带表面如何改善材料的独特电子特性。