Графен вместо кремния: новый способ создания солнечных элементов

Учёные из Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) в Германии предложили новый способ изготовления солнечных элементов, датчиков света и электроники на основе графена вместо кремния

Графен — это одноатомный слой углеродных атомов, устроенный в виде шестиугольной решётки. Он хорошо проводит электроны, но неэффективно превращает свет в электричество. В обычных солнечных элементах используется кремний — у него есть так называемая запрещённая зона, энергия, необходимая для перевода электрона в состояние, когда он может проводить ток. У графена такой зоны нет.

Учёные HZDR предложили два способа решить эту проблему. Первый — вырезать и сложить графен так, чтобы получились крошечные края: они будут направлять носители заряда в противоположные стороны. Второй — использовать электрическое напряжение: узкие металлические электроды на изолирующем слое создают барьеры для потока электронов и «дырок» (свободных мест, где должен быть электрон). При приложении магнитного поля электроны и «дырки» движутся по круговым траекториям, а барьеры направляют их движение.

Солнечные элементы на основе графена могут работать не только с видимым светом, но и с инфракрасным излучением, которое не подходит для кремниевых элементов. Для преобразования инфракрасного света в электричество, по расчётам учёных, достаточно магнитного поля в 0,1 тесла и расстояния в несколько микрометров. Чтобы усилить поглощение света, можно добавить несколько слоёв графена, разделённых изолирующими слоями.

Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Applied. Новая технология может открыть в будущем область электроники, где свет будет использоваться как прямой источник энергии.

Ранее по теме: Новый полупроводник может повысить эффективность солнечных батарей

Источник: Interesting Engineering