Forskere frigør potentialet i ultratynde 2D-materialer

Forskere fra The Australian National University (ANU) har, for første gang, demonstreret det maksimale potentiale af ultratynde 2-D materialer til at generere elektricitet ved hjælp af sollys.

2D-materialer kan en dag revolutionere teknologi som solceller, mobiltelefoner og sensorenheder.

Mens forskere har forsket i disse materialer i nogen tid, deres potentiale for anvendelser såsom solceller og lysdetektorer har været vanskelige at kvantificere.

Forskerholdet, ledet af Dr. Hieu Nguyen, brugt en innovativ tilgang til at vise den maksimale spænding, der kan opnås gennem lysabsorption for de enkeltatom-tynde materialer.

"Disse monolag er hundredtusinder gange tyndere end et menneskehår. Hvis de var belagt på dine bilruder, mobiltelefon skærm, eller endda dit ur, du ville knap se dem, " sagde Dr. Nguyen.

"En dag kunne et bilvindue eller en mobiltelefonskærm høste sollys for at hjælpe med at drive sig selv."

ANU-forskerne brugte klæbebånd og et spektroskopisk mikroskop til at beregne teknologiens maksimale potentiale.

"Vi startede med et stort materiale og brugte bare tapen til at 'eksfoliere' lag for lag, indtil kun et enkelt lag af atomer var tilbage, " sagde Ph.D.-kandidat Mike Tebyetekerwa.

"Dette giver os den mest uberørte form af materialet, giver os mulighed for virkelig at forstå dets reelle potentiale."

Holdet studerede derefter lyset udsendt fra de forskellige materialer ved hjælp af et mikroskop udstyret med et følsomt kamera og detektor.

"På denne måde kan vi bare 'se' på materialerne, og forudsige deres potentielle ydeevne baseret på egenskaberne af det detekterede lys, " sagde hr. Tebyetekerwa.

Resultaterne viser ultratynde, ekstremt let, transparente monolag bør være velegnede til højspændingssolceller.

Ifølge Dr. Nguyen, de kunne levere en spænding på mere end 1V – lige så kraftig som etablerede solteknologier.

"Dette er vigtigt, da det giver forskerne et mål at arbejde hen imod med hensyn til elektrisk output. Vi krydsvaliderede vores beregninger ved hjælp af andre bulk-halvledermaterialer, " sagde Dr. Nguyen.

"Det er spændende, at noget næsten usynligt for det blotte øje stadig kan absorbere sollys og effektivt omdanne det til elektricitet."