Grafenowe ogniwa słoneczne

Artykuły
2 komentarze
Drukuj

Urządzenie będące hybrydą grafenu oraz metalicznych nanostruktur może znaleźć zastosowanie jako bardzo wydajne ogniwo słoneczne oraz stać się integralną częścią obecnie istniejących optycznych systemów komunikacyjnych. Taka perspektywa przynajmniej wyłania się z badań przeprowadzonych przez angielskich naukowców, którzy w ostatnim czasie zajmowali się pomiarami absorpcji światła przez taką właśnie hybrydę.

Grafen to jedna z alotropowych odmian węgla, składająca się z pojedynczej warstwy atomów tego pierwiastka, ułożonych w sześcioczłonowe pierścienie, kształtem przypominające plastry miodu. Od 2004 roku tj. od roku odkrycia grafenu, materiał ten swoimi niezwykłymi mechanicznymi oraz elektrycznymi właściwościami nieustannie zadziwia naukowców na całym świecie. Według powszechnie panującej opinii, grafen może z wielkim powodzeniem znaleźć zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, a nawet zastąpić krzem – podstawowy materiał współczesnej elektroniki. Dodatkowo, grafen charakteryzuje się bardzo wysoką „wewnętrzną” wydajnością kwantową, która może zostać wykorzystana w układach fotonicznych np. w ogniwach słonecznych nowej generacji (prawie każdy foton zaabsorbowany przez grafen powoduje powstanie pary elektron – dziura, która może być zamieniona następnie na prąd elektryczny).

Grafen i nanocząstki metaliczne

Do tej pory udało się co prawda stworzyć wiele urządzeń bazujących na grafenie takich jak ogniwa słoneczne, czy fotodektory, jednak jak na razie urządzenia te charakteryzują się bardzo niską „zewnętrzną” wydajnością kwantową, na poziomie 3% absorpcji światła padającego na ich powierzchnię. Naukowcom z University of Cambridge i University of Manchester udało się znacznie poprawić wartość tego parametru, dzięki połączeniu grafenu z metalicznymi nanostrukturami. Obecność metalicznych nanocząstek, poprzez sprzężenie padającego światła z elektronami na ich powierzchni, wpłynęła na wzmocnienie lokalnych pól elektromagnetycznych, powodując tym samym zwiększenie absorpcji światła przez taki układ. Aby konwersja światło – prąd elektryczny była jak najbardziej efektywna, nanocząstki metalu zostały umieszczone na powierzchni grafenu, czyli w miejscu zachodzenia takiej konwersji.

zdjęcie SEM grafenowo-metalowej hybrydy
Zdjęcie grafenowo-metalicznej hybrydy, wykonane przy użyciu skaningowego mikroskopu elektronowego. Niebieskie obszary reprezentują grafen, fioletowe – tlenek krzemu, żółte – złote/tytanowe kontakty elektryczne.

Niezwykle wydajne ogniwo słoneczne?

Urządzenie skonstruowane przez grupę angielskich naukowców posiada prawie 50% wydajność kwantową, czyli „najwyższą jaką do tej pory udało się osiągnąć w urządzeniu opartym na grafenie”, powiedział Alexander Grigorenko z Manchesteru. „Jeżeli uda nam się odpowiednio zoptymalizować metaliczne nanostruktury, powinno być możliwe zrealizowanie takiej konwersji, w której każdy foton padający na powierzchnię naszego urządzenia ulegałby przekształceniu w prąd elektryczny. To jest to czego oczekuje przemysł od ogniw słonecznych”, powiedział Grigorenko.

Artykuł pochodzi ze strony: physicsworld.com

Dodaj komentarz

2 komentarze

  • Konrad

    Dodano dnia 7 maja 2012 o godz. 18:50

    Daj Boże by te badania doprowadziły do powstania wydajnych baterii fotowoltaicznych. Jestem starym elektrykiem, ale sam używam 30W baterii słonecznej do zasilania oświetlenia „Ledowego”,w mojej altance na działce. Pomimo upływu 13 lat od wynalezienia grafenu,obserwuje się mały postęp w jego zastosowaniu w elektrotechnice.Stanowczo wolał bym by postęp był szybszy!

    • Admin

      Dodano dnia 7 maja 2012 o godz. 20:20

      Panie Konradzie, pewnie wszystkie osoby związane m.in. z przemysłem elektronicznym chciałyby aby postęp w konstruowaniu urządzeń bazujących na grafenie był zdecydowanie szybszy, jednak cały czas głównym problemem pozostaje kwestia efektywnego sposobu wytwarzania grafenu, który przypomnijmy na początku był otrzymywany tzw. metodą taśmy klejącej, czyli kruszenia grafitu nad powierzchnią taśmy i ciągłym przyklejaniu i odklejaniu jej, aż do momentu otrzymania jednoatomowej warstwy węgla. Niedawno pojawił się także komunikat o skonstruowaniu superbaterii grafenowej czy też grafenowym tranzystorze polowym. Zawsze w takich okolicznościach mówi się o kolejnym przełomie, jednak czy będzie tak faktycznie? Z pewnością na odpowiedź będziemy musieli troszkę zaczekać.