Прежние попытки использования графена в солнечных ячейках остановились на уроне эффективности конверсии солнечного света в электричество не превышающем 2,9%.
Группа материаловедов из Университета Флориды (University of Florida) достигла рекордных 8,6%, добавив к графену незначительное количество трифторметансульфониламида (TFSA). Авторы работы, опубликованной в журнале Nano Letters, называют такую добавку «доппингом для графена», отмечает издание Science Daily. По словам руководительницы исследования Сяо Чан Мяо (Xiaochang Miao), добавка TFSA повышает электропроводность графеновой пленки и увеличивает потенциал электрического поля внутри ячейки, обусловливая тем самым более эффективную конверсию солнечного света в электричество. В отличие от испытанных ранее других «доппингов», TFSA стабилен, а потому имеет продолжительный эффект.
Солнечная ячейка, созданная физиками Флориды, выглядит как окошко площадью в пять квадратных миллиметров, заключенное в золотую рамочку. Это пластина (вейфер) кремниевого соединения, покрытая монослоем графена. Графен и кремниевый полупроводник в месте соприкосновения создают то, что называется барьером Шоттки — электроны здесь движутся в одном направлении, и при облучении светом именно в этой зоне происходит конверсия энергии. Обычно барьер Шоттки возникает при наслоении на полупроводник металла, однако как было показано в прошлом году, графен, обладая некоторыми металлическими свойствами, может служить хорошей заменой металлу для создания такого барьера.
«Графен, в отличие от обычных металлов, прозрачный и пластичный, следовательно, может стать важным компонентом солнечных ячеек, которые в будущем будут использоваться как облицовочный материал», — говорит один из авторов исследования профессор Артур Хебард (Arthur Hebard). Он считает, что повышая эффективность конверсии света таким простым и дешевым способом, ученые приближают это будущее. Для того чтобы говорить о какой бы то ни было коммерциализации открытия необходимо достичь хотя бы 10-процентной эффективности конверсии графеновых батарей. Эффективность конверсии в обычных полупроводниковых солнечных элементах в настоящее время порядка 40%. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».