磷纳米带在发现后仅3年就首次用于太阳能电池

磷烯纳米带——一种三年前合成的有前途的材料——已经在钙钛矿太阳能电池中找到了它们的第一个应用。¹评论说，如此优秀的结果如此迅速地通过审批渠道，令人印象深刻大卫•刘易斯他来自英国曼彻斯特大学，没有参与这项研究。

磷是一种由黑磷晶体剥离而得到的单层材料。由磷烯制成的纳米带是一个原子厚的层，但与2D薄片不同的是，它们只有几十个原子宽克里斯•霍华德来自英国伦敦大学学院，本文作者之一。霍华德的团队在2019年首次分离并描述了这些结构。²他说:“我们的工作受到了数百篇理论论文的激励，这些论文预测了磷烯纳米带的非凡性能。”这些潜在的应用包括快速充电电池、更快的晶体管和用于高速电信的更高效的光电器件。

Howard的团队与英国帝国理工学院的太阳能电池专家合作，现在已经使用磷烯纳米带提高了钙钛矿设备的性能。“我们只是在半导体聚合物和钙钛矿吸收层之间添加[它们]，”解释说汤姆·麦克唐纳他领导了这项研究。

路易斯解释说，钙钛矿太阳能电池在吸收光后分离正负载流子。这导致了电流的产生。像磷烯纳米带这样的半导体可以增强正电荷或空穴的提取。Macdonald解释道:“磷烯纳米带的加入为层间的能量排列提供了有利条件，从而为抽孔提供了更有效的途径。”磷酸的“难以置信的高流动性”也提高了性能。Lewis补充说，提高钻井效率“为提高这些设备的整体效率提供了一种新的策略”。“作者通过一系列不错的实验明确地证明了这一点。”

研究人员使用旋转涂层添加了额外的磷烯纳米带层，这是钙钛矿太阳能电池生产的标准技术。麦克唐纳解释说，这是“在溶液中简单加工磷烯纳米带的优势”。刘易斯解释说，这个过程包括将单个的磷烯层从结晶黑磷中分离出来，并在溶剂中添加锂盐。他补充说:“这意味着有无数的扩大规模的机会，因为你可以大批量生产这种材料。”麦克唐纳说，“扩大规模当然是我们未来计划的一部分”。

研究人员现在期待太阳能电池以外的更多应用。麦克唐纳说:“磷烯纳米带在光电子学领域的前景非常光明。”刘易斯对此表示同意，并说“真正令人兴奋的部分”是一层非常薄的磷烯纳米带如何产生“戏剧性的改善”。他补充说:“(我们)将看到在其他设备上使用这种层间工程方法的许多应用程序。”

麦克唐纳证实，他们已经在探索将磷烯纳米带应用于发光二极管和电池等领域的可能性。这只是冰山一角。