Применение графена в солнечных батареях обосновано экспериментально

Графен имеет высокую электропроводность, он полностью прозрачен, недорог и нетоксичен. Это делает его весьма перспективным материалом для прозрачных контактных слоев в солнечных батареях — свет сможет проходить сквозь них без потерь. Но всеми этими качествами в полной мере обладает идеальный графен — свободно подвешенная в пространстве плоская гексагональная структура, состоящая из одного слоя атомов углерода. В реальности, взаимодействие с соседствующими слоями способно существенно изменить свойства графена.

Марк Глуба (Marc Gluba) и Норберт Никель (Norbert Nickel) из берлинского Института кремниевой фотовольтаики (HZB Institute for Silicon Photovoltaics) исследовали этот вопрос и установили, что графен сохраняет свой впечатляющий набор характеристик, даже будучи покрыт тонкой кремниевой пленкой. Свои выводы, открывающие новые возможности для тонкопленочной фотоэлектроники, германские ученые опубликовали в журнале Applied Physics Letters.

«Мы изучали, как меняются проводящие свойства графена при его включении в слоистую структуру, аналогичную кремниевому тонкопленочному солнечному элементу, и с удивлением констатировали, что в действительности они меняются очень незначительно», — пишет в статье Марк Глуба.

Ученые выращивали графен на тонкой медной пластине, затем переносили его на стеклянную основу и покрывали тонким слоем кремния. Они использовали в опытах две разновидности кремниевой пленки, применяющиеся сегодня в солнечных батареях: аморфную и поликристаллическую.

Даже несмотря на то, что морфология верхнего слоя полностью изменялась после нагревания на несколько сотен градусов Цельсия в процессе кристаллизации кремния, присутствие графена продолжало регистрироваться.

Измерения показывают, что мобильность носителей заряда во внедренном слое графена приблизительно в 30 раз выше, чем в традиционных контактных слоях на базе оксида цинка.

Авторы указывают на сложность подключения во внешнюю электрическую цепь контактных слоев толщиной всего 0,03 нм. Над решением этой проблемы они продолжают работать. Кроме того, в экспериментах использовались образцы с площадью один квадратный сантиметр, для практических приложений предстоит освоить покрытие графеном гораздо больших площадей.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI