Пробив в графеновите слънчеви клетки

В своя експеримент учените използвали 0,1-пикосекунден лазерен импулс, който да „възбуди” електроните (графика: Матю Белус)

Учени от Университета в Канзас, САЩ, са разработили метод за увеличаване на живота на възбудените електрони в графена, за който се смята, че би могъл да доведе до създаване на високоефективни, ултрамощни слънчеви клетки. Чрез свързване на слой от графен с атомни слоеве от молибденов диселенид и волфрамов дисулфид изследователите са успели да увеличат преносното време на материала.

Графенът може да транспортира заряд много по-бързо от повечето други материали. Това го прави отличен материал за слънчеви клетки, пише GreenTech.bg. Проблем обаче си остава изключително краткият живот на преносния материал – което означава, че електроните, възбудени от слънчевата светлина, остават мобилни само за една пикосекунда, обясняват учените.

За да преодолеят този проблем, изследователите са разгледали различни методи за потискане на рекомбинацията на електроните, запазвайки ги мобилни за достатъчно дълго време, за да могат да създадат заряд. Методът, използван от учените, е описан в доклад, публикуван в сп. Nano Futures.

Решението, предложено от изследователите, свързва графеновия слой с други два пласта от материали с дебелина един атом: молибденов диселенид (MoSe2) и волфрамов дисулфид (WS2). Съчетавайки материалите по този начин, учените са успели да увеличат живота на материала-носител от 1 до около 400 пикосекунди.

В своя експеримент учените използвали 0,1-пикосекунден лазерен импулс, който да „възбуди” електроните в молибденовия диселениден слой, и ги проследили с помощта на втори лазерен импулс. Авторът на доклада Хуи Джао използва аналогия с класна стая, пълна с ученици, за да обясни същността на пробива.

„Нека да мислим за MoSe2 и графеновия слой като за две класни стаи, пълни с ученици, докато средният слой WS2 действа като коридор, разделящ двете стаи”, обяснява Джао. „Когато светлината достигне клетката, някои от електроните в MoSe2 слоя се освобождават. Те могат да преминат през коридора WS2, за да влязат в другата стая, която е графенът. Коридорът обаче е внимателно проектиран, така че електроните трябва да напуснат местата си в MoSe2. Веднъж влезли в графена, те нямат друг избор, освен да останат мобилни, и по този начин да допринесат за формирането на електрически ток, защото местата им вече не са достъпни за тях”, разказва ученият.

Сега изследователите планират експерименти с различни слоеве от материала в комбинация с графен, за да постигнат по-добър контрол върху живота на възбудените електрони.

Коментар