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.

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.

• Японцы создали материал, способный вмещать в тысячи раз больше информации, чем Blu-ray и DVD диски
• Эксперты считают, что современный интернет в нынешнем виде будет существовать не более десяти лет
• Экономическая и прикладная экология
• Чем обернется для России отказ от GPS?
• Фильтр Ecoflo Coco на 40 процентов лучше очищает воду
• Физики исследуют свойства электронов в революционном материале
• Ученые установили, что жестокие фильмы не провоцируют рост преступности
• Ученые считают, что научное сотрудничество США и России в Антарсктиде «растопит» напряженные отношения между странами

«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.