Células solares de grafeno de alta eficiencia

Grafeno
El grafeno es una hoja de átomos de carbono dispuestos en una red en forma de panal de un solo átomo de espesor, que tiene una serie de propiedades electrónicas y mecánicas únicas. Esto se debe al hecho de que los electrones atraviesan el grafeno a velocidades extremadamente altas, comportándose como partículas de "Dirac" con poca resistencia. El grafeno también es transparente a la luz debido a sus electrones Dirac y puede absorber luz de cualquier color.
Células solares
Hasta ahora, los investigadores han fabricado células solares a partir de grafeno, pero la eficiencia de conversión de energía es bastante baja, alrededor del 1,9%. Pero los investigadores de la Universidad de Florida en Gainesville han logrado fabricar las células solares basadas en grafeno más eficientes de la historia al agregar un dopante orgánico a la capa de grafeno en los dispositivos. La eficiencia de conversión de energía de las nuevas células solares alcanza casi el 9%, en comparación con poco menos del 2% de las células que utilizan grafeno sin dopar.
Estructura
Estas células están hechas de una lámina de grafeno dopada con el compuesto orgánico (trifluorometanosulfonil) amida, o TFSA, colocada sobre una oblea de silicio para hacer una unión Schottky grafeno / silicio. La transferencia de grafeno al silicio causa una perturbación mínima en la superficie del grafeno y, por lo tanto, la interfaz permanece prístina. Una interfaz limpia es importante porque cualquier desorden en esta área actúa como una trampa para cargas separadas, lo que reduce su vida útil, lo que significa que no se pueden recolectar de manera tan eficiente.
Trabajando
Estos dispositivos fotovoltaicos funcionan produciendo pares de agujeros de electrones cuando se exponen a la luz solar. Luego, los electrones y los huecos se separan mediante la interfaz Schotky y se recogen mediante electrodos que se ponen en contacto con el grafeno y el silicio con carga opuesta. La corriente producida por los electrones y los agujeros que fluyen permite que el dispositivo genere energía.
El dopaje de grafeno con TFSA cambia el nivel de Fermi del grafeno que tiene el efecto de reajustar las cargas en la unión grafeno / silicio. Esto aumenta la fuerza del campo eléctrico a través de la interfaz y permite que los electrones y los huecos se recolecten de manera más eficiente, lo que finalmente conduce a un aumento en la cantidad de energía generada.