Grafen øger effektiviteten af ​​næste generations solceller

(Phys.org) -- Det sejeste nye nanomateriale i det 21. århundrede kunne øge effektiviteten af ​​den næste generation af solpaneler, et hold af Michigan Technological University materialeforskere har opdaget.

grafen, en todimensionel bikage af kulstofatomer, er en stigende stjerne i materialesamfundet for dets radikale egenskaber. En af disse egenskaber er elektrisk ledningsevne, hvilket kunne gøre det til en nøgleingrediens i den næste generation af solcelleceller, siger Yun Hang Hu, professor i materialevidenskab og teknik.

Farvefølsomme solceller er ikke afhængige af sjældne eller dyre materialer, så de kunne være mere omkostningseffektive end celler baseret på silicium- og tyndfilmsteknologier. Men de er ikke så gode til at omdanne lys til elektricitet.

I farvefølsomme solceller, fotoner banker elektroner fra farvestoffet ind i et tyndt lag titaniumdioxid, som videresender dem til anoden. Hus gruppe fandt ud af, at tilsætning af grafen til titaniumdioxid øgede dets ledningsevne, bringer 52,4 procent mere strøm ind i kredsløbet.

"Den fremragende elektriske ledningsevne af grafenplader gør det muligt for dem at fungere som broer, accelererende elektronoverførsel fra titandioxid til fotoelektroden, " sagde Hu.

Holdet udviklede også en sammenligneligt idiotsikker metode til at skabe ark af titaniumdioxid indlejret med grafen. Det lavede først grafitoxidpulver, blandede det derefter med titaniumdioxid for at danne en pasta, spredes det på et underlag (såsom glas) og bagte det derefter ved høje temperaturer.

"Det er billigt og meget nemt at forberede, sagde Hu. Men ikke en hvilken som helst opskrift duer. "Hvis du bruger for meget grafen, det vil absorbere lyset i solcellen og reducere dens effektivitet, " sagde han.

Deres arbejde blev præsenteret på US-Egypt Joint Workshop on Solar Energy Systems, afholdt 12.-14. marts i Cairo. Det blev finansieret af American Chemical Society Petroleum Research Fund og National Science Foundation. Deres papir "Promoting Effect of Graphene on Dye-Sensibilized Solar Cells, "forfattet af Hui Wang, Samantha Leonard og Hu, er indsendt til Industri- og ingeniørkemiforskning. Wang og Leonard er begge ph.d.-kandidater inden for materialevidenskab og teknik.