Физики из Университета Флориды установили новый рекорд эффективности графеновых солнечных ячеек. Это достижение позволяет рассматривать графеновые солнечные панели как перспективный источник экологически чистой электроэнергии.
Графеновые солнечные панели очень привлекательны благодаря невысокой цене и исключительной долговечности. Однако все предыдущие попытки использования одноатомной углеродной решетки в солнечных панелях не увенчались особенным успехом – эффективность преобразования солнечного света в электроэнергию не превышала 2,9%. Это слишком мало для коммерческого применения графена в солнечной энергетике.
Американским ученым впервые удалось достичь рекордного показателя эффективности в 8,6% благодаря «допингу» в виде добавки трифторметансульфонил-амида (TFSA). Примесь увеличивает проводимость графена и, соответственно, повышает эффективность преобразования солнечного света в электричество. В отличие от других примесей, которые были опробованы в прошлом, TFSA стабилен и обеспечивает длительный срок службы новой солнечной панели.
Пока опытные образцы солнечных ячеек из графена невелики и представляют собой небольшие 5-мм кремниевые пластинки покрытые монослоем графена. Графен и кремний образуют так называемый переход Шоттки (одностороннее движение электронов), который при освещении светом выступает в качестве зоны преобразования энергии в любых солнечных ячейках. Как правило, переход Шоттки образуется добавлением слоя металла на верхнюю часть полупроводника. Однако исследователи обнаружили, что металл можно заменить прозрачным графеном, который намного более перспективен в плане наращивания КПД солнечных панелей.
Ученые считают, что уже в ближайшее время смогут повысить КПД графеновых солнечных панелей до 10%. Этого уже достаточно для продвижения новинки на коммерческий рынок. Новые панели будут по-настоящему дешевы в массовом производстве, к тому же, вместо кремния можно использовать гибкую полимерную подложку, которая расширит сферу применения солнечных панелей.
