::: reklama@pbprog.kz
::: editor@pbprog.kz
::: webmaster@pbprog.kz
Графен можно использовать для создания солнечных батарей вместо кремния
Материал отлично проводит электроны, но не очень эффективен при преобразовании света в электричество. Хотя свет действительно возбуждает электроны в графене, эти электроны не могут быть использованы в качестве электричества, поскольку «дырки», оставленные электронами, не разделены и не могут быть направлены к электродам, что кремний может делать чрезвычайно хорошо.
Полупроводники, подобные кремнию, используются в солнечных элементах, потому что у них есть запрещенная зона. Это энергия, необходимая для возбуждения электрона из его низкоэнергетического состояния в зону проводимости с более высокой энергией, где он может свободно перемещаться и проводить электричество. Графен, с другой стороны, не имеет такой запрещенной зоны. Поэтому ученые предложили создавать такую запрещенную зону другими способами, например, разрезая и складывая графен так, чтобы получались крошечные края. Когда падающий свет создает электроны и дырки в модифицированном графене, можно применить магнитное поле, чтобы заставить носители заряда двигаться по круговым траекториям.
Края в этой установке должны служить направляющими, которые будут направлять носители заряда в противоположных направлениях. Таким образом, электроны и дырки можно разделить и заставить их переносить электрический ток.
Этот подход может сработать, но он не масштабируется и поэтому не может быть применен в реальных условиях. Вместо использования краев исследователи из HZDR решили использовать электрическое напряжение в качестве направляющей, что относительно просто реализовать в графене.
Узких металлических электродов, расположенных на изолирующем слое, достаточно, чтобы подать напряжение на лист графена и создать потенциальные барьеры для движения электронов и дырок. Когда на графен воздействует магнитное поле, электроны и дырки движутся по круговым траекториям, которые можно преобразовать в направленное движение с помощью барьеров, создаваемых напряжением.
Отрицательно заряженный барьер отражает электроны, а положительно заряженный — притягивает их. Эти барьеры используются для направления движения электронов. Исследователи определили, какой высоты должны быть барьеры и какова должна быть их ширина, чтобы электроны могли проходить через них.