Новое свойство графена поможет повысить эффективность солнечных батарей

Ученые открыли механизм, с помощью которого можно контролировать генерацию фототока в электронейтральном материале

Фото: flickr.com/Henry Royce Institute

Международная группа ученых открыла способ повысить энергоэффективность графена (углеродное соединение, представляющее собой кристаллическую решетку толщиной в один атом; считается самым прочным и легким электропроводящим материалом — прим. +1). Специалисты сформировали из графена в первозданном виде (беспримесного) листы различных геометрических форм: узкие ленты и кресты и соединили их с широкими прямоугольниками. Исследователи обнаружили, что фототок (электрический ток, возникающий под воздействием света — прим. +1) возникает в материале, когда свет попадает на суженные области созданного устройства. Об исследовании специалистов, опубликованном в журнале Nature Nanotechnology, сообщает Phys.org.

Как пояснили специалисты, в большинстве приборов для сбора солнечной энергии фототок возникает при соединении двух полупроводников с разными типами проводимости — с положительно и отрицательно заряженными частицами (p-n-переход или электронно-дырочный переход). Электрический ток генерируется на стыке и проходит через определенные части двух материалов.

Беспримесный графен является электронейтральным, избыточный электронный заряд в нем отсутствует.

«Фототоки могут возникать в беспримесном графене в особых условиях, когда лист полностью свободен от избыточного электронного заряда. Для этого не требуются никакие специальные переходы (p-n-переход, — прим. +1), возникновение электротока может регулироваться просто формированием листов материала необыкновенных конфигураций», — рассказал соруководитель исследования, физик в Калифорнийском университете в Риверсайде Натаниель Габор.

Как полагают ученые, открытый ими механизм может помочь в разработке более эффективных и сверхбыстрых фотоприемников, что, как следствие, улучшит качество работы солнечных батарей.

«Толщина изготовленного нами устройства — всего один атом. Мы могли бы создавать из такого материала полупрозрачные приборы или встраивать его в непривычные объекты, например, окна. Мы могли бы также комбинировать его с традиционными фотоприборами и собирать избыточную энергию, которая обычно не поглощается, — добавил Габор. — В зависимости от того, как обрезаны края, прибор может работать абсолютно по-разному».

Известно, что графен способен поглощать свет любой частоты. Как рассказала один из авторов работы, аспирант кафедры физики в Массачусетском технологическом институте Кьонг Ма, команда продолжит изучать обнаруженный эффект в более широком диапазоне электромагнитного спектра.

Нашли опечатку? Выделите ее и нажмите Ctrl/Cmd+Enter