Células solares de grafeno de alta eficiência

Grafeno O grafeno é uma folha de átomos de carbono dispostos em uma estrutura semelhante a um favo de mel com apenas um átomo de espessura, tendo uma série de propriedades eletrônicas e mecânicas exclusivas. Isso se deve ao fato de que os elétrons passam através do grafeno em velocidades extremamente altas, comportando-se como partículas de "Dirac" com pouca resistência. O grafeno também é transparente à luz devido aos elétrons de Dirac e pode absorver luz de qualquer cor.
Células solares
Os pesquisadores até agora têm feito células solares de grafeno, mas a eficiência de conversão de energia é bastante baixa em cerca de 1,9%. Mas pesquisadores da Universidade da Flórida em Gainesville conseguiram fabricar as células solares à base de grafeno mais eficientes de todos os tempos, adicionando um dopante orgânico à camada de grafeno nos dispositivos. A eficiência de conversão de energia das novas células solares atinge quase 9%, em comparação com apenas menos de 2% para células que usam grafeno não dopado.
Estrutura
Estas células são feitas de folha de grafeno dopada com o composto orgânico (trifluorometanossulfonil) amida, ou TFSA, colocada sobre uma pastilha de silício para fazer uma junção de Schottky grafeno / silício. A transferência do grafeno para o silício causa perturbação mínima na superfície do grafeno e, portanto, a interface permanece intocada. Uma interface limpa é importante porque qualquer desordem nesta área atua como uma armadilha para cargas separadas, reduzindo assim sua vida útil, o que significa que elas não podem ser coletadas de forma tão eficiente.
Trabalhando
Esses dispositivos fotovoltaicos funcionam produzindo pares de buracos de elétrons quando expostos à luz solar. Os elétrons e buracos são então separados pela interface Schotky e coletados por eletrodos em contato com o grafeno e o silício com cargas opostas. A corrente produzida pelo fluxo de elétrons e buracos permite que o dispositivo gere energia.
Dopagem de grafeno com TFSA altera o nível de Fermi do grafeno que tem o efeito de reajustar as cargas na junção grafeno / silício. Isso aumenta a força do campo elétrico através da interface e permite que elétrons e lacunas sejam coletados de forma mais eficiente, levando a um aumento na quantidade de energia gerada.