Физики установили новый рекорд эффективности графеновых СЭ

Июнь 28, 2012 / Яков Золотов, Специалист по солнечной энергетике

Допинг может быть запрещён для атлетов, но исследователи физического факультета Университета Флориды говорят, что он стал ключевым элементом в получении беспрецедентной эффективности преобразования энергии в новых графеновых солнечных элементах, созданных в их лаборатории.

Физики установили новый рекорд эффективности графеновых СЭ

Графеновые элементы являются одной из наибольших надежд отрасли на более дешёвые, долговечные солнечные элементы будущего. Но предыдущие попытки использования графена, одноатомной ячеистой решётки атомов углерода, в солнечных панелях, смогли увеличить эффективность преобразования солнечной энергии лишь в пределах 2,9 процентов. Команда из Университета Флориды смогла достичь отметки в 8,6 процентов при помощи химической обработки, или допинга, графена с трифторметансульфонил-амидом, или TFSA.

«Примеси делают графеновый слой более проводящим и увеличивают потенциал электрического поля внутри самого элемента», сказала Хиаочен Мяо, аспирант физического факультета. Это делает его более эффективным при преобразовании солнечного света в электричество. В отличие от других примесей, которые были опробованы в прошлом, TFSA является стабильной — её эффекты очень длительны.

Солнечные элементы, которые были созданы Мяо и её коллегами, похожи на 5мм окно, обрамлённое в золото. Окна, пластины кремния, покрытые монослоем графена, это то место, где происходит волшебство.

Когда графен и кремний вместе взаимодействуют, образуется то, что называется переходом Шоттки — односторонняя улица электронов, которая, при освещении, выступает в роли зоны преобразования энергии для всего класса солнечных элементов. Как правило, такие переходы образуются при наслоении металла на верхнюю часть полупроводника. Но ещё в 2011 году исследователи из Университета Флориды обнаружили, что графен, полу металл, является подходящей заменой металлу в создании перехода.

«Графен, в отличие от обычных металлов, является прозрачным и гибким, поэтому он обладает большим потенциалом, для того чтобы стать важным компонентом солнечных элементов будущего», сказал Артур Хебард, заслуженный профессор физики и соавтор исследования. «Демонстрация того, что его функции конвертирования энергии можно улучшить столь простым и недорогим способом, служит хорошим предзнаменованием для будущего.»

По словам исследователей, если удастся добиться 10-процентной эффективности конверсии графеновых солнечных элементов, они смогут стать хорошей альтернативой текущим предложениям рынка.

Прототип солнечного элемента был создан в лаборатории Университета Флориды на жёсткой кремниевой основе, которая не считается экономичным материалом для массового производства. Но, по словам Хебарда, он видит реальные возможности комбинирования использования легированного графена (т.е. химически обработанного) с менее дорогими и более гибкими субстратами, такими, как листы полимера, которые, в настоящее время, разрабатываются исследовательскими центрами по всему миру.

Это интересно ...

Последние новости и статьи:



Оставить комментарий