【石墨可以使“完美”的太陽能電池】

江南布衣

【石墨可以使“完美”的太陽能電池】

 

 

 

納米結構使石墨大放異彩。

一個新的設備，結合特殊的金屬納米結構的石墨可能會導致更好的太陽能電池和光通信系統。

 

這是在英國的研究人員測量石墨捕獲時，它是由這樣的納米結構覆蓋的輕量的20倍的提高索賠。

 

工作提供進一步的證據材料可能會不顧事實，即它沒有一個電子帶隙的光子學和光電子器件的理想選擇。

 

石墨烯是一種只有一個原子厚的蜂巢狀晶格排列的碳原子表。

 

在2004年被發現以來，這種“神奇材料”繼續其日益增長的獨特的電子和機械性能的科學家驚奇。

 

有些人認為，石墨可以發現在一些技術應用的使用 - 甚至取代矽作為電子行業的首選材料。

 

這是因為極高的速度通過石墨電子颼颼，“狄拉克”沒有靜止質量的粒子一樣行為。

 

石墨也顯示了作為光電子應用的巨大潛力的候選人 - 尤其是光通信，速度是一個問題。

 

該材料具有理想的“內部量子效率”，因為幾乎每一個由石墨吸收光子產生一個電子 - 空穴對，在原則上，可以被轉換成電流。

 

感謝它狄拉克電子，它也可以吸收任何顏色的光，並以極快的反應輕。

 

後者表明，它可以被用來創建速度遠遠高於今天在光通信僱用任何設備。

 

缺點解決。

研究人員也已經表明，他們可以作出基本的太陽能電池，發光器件，觸摸屏，光電探測器和從材料鎖模超快激光器。

 

不過，也有，當然，缺點：

 

石墨的“外部量子效率”低 - 它的光吸收不到3％。

 

此外，只能提取有用的電流從石墨烯為基礎的設備，有一個優化的“不對稱性”的電子觸點 - 這已被證明難以實現。

 

配對與電漿納米結構的石墨，現在在劍橋大學和曼徹斯特大學的大學的研究人員可能已經解決了這兩個問題。

 

這些金屬設備，提高了當地的電磁場在材料與金屬表面的電子耦合入射光。

 

納米結構製備石墨樣品上的光轉換成電流，使材料的地區集中在電磁場的大幅增加產生的光伏。

 

團隊，其中包括曼徹斯特的安德烈Geim的Kostya Novoselov，2010年諾貝爾經濟學獎獲得者，他們發現石墨烯的物理，開始了準備石墨樣品，使用了現在著名的“膠帶”的方法。

 

這涉及到機械剃須從石墨塊單層石墨。

 

然後，研究人員從材料的兩個終端電子設備上使用電子束光刻的石墨，鈦和黃金製成的形成接觸。

 

接下來，各種電漿納米結構組裝密切接觸。

 

最高的效率至今： 

曼徹斯特隊成員亞歷山大Grigorenko說，新設備的外部量子效率近50％，最高值日期為石墨。

 

這提高了超過一個數量級，比非對口聯繫，以便在不犧牲其速度的捕光能力的石墨 。

 

“如果我們採用電漿納米結構進行了優化，它應該是可以實現完美的光電流轉換，對石墨的每一個光子轉換成電流，”

 

他告訴 physicsworld.com“這正是太陽能電池產業正在等待什麼。”

 

此外，建立所需的接觸的不對稱問題，是解決通過使用設備中的鈦和黃金。

 

“我們的工作是對”完美“的光探測器和太陽能電池的第一步，因為我們已經表明，Plasmonics公司幫助石墨轉換成電能的理想效率，說：”安德烈法拉利，誰領導在劍橋的合作努力。

 

“優化光的相互作用和光伏發電石墨，將範圍的應用，如太陽能電池，成像和電信的關鍵。”

 

叢生的電荷載體。 

 

石墨也可以是一個可行的替代傳統的電漿和納米光子材料，他補充說，對這些材料，因為它有許多優點。

 

對任何在電磁波譜波長從紫外線到可見光和遠紅外波段，這意味著沒有帶隙工程的需要，它可以吸收光，它可以集中到前所未有的小卷光。

 

在石墨電荷載體叢生的事實，研究人員現在可以產生大量的材料和大面積的手段，它可以超越作為探測器，可調諧超快激光和成像等不同的應用程序中的所有現有的半導體技術，聲稱法拉利。

 

“石墨烯似乎是一個Plasmonics公司的天然伴侶”，增加了Grigorenko。

 

“我們預計，電漿納米結構可以提高石墨烯為基礎的設備的效率，但沒想到，可以這麼富有戲劇性的改善。”

 

新的成果的刺激下，球隊現在的計劃，研究光線如何與石墨在更詳細的交互。

 

研究人員還希望，以優化其電漿納米結構，例如，利用耦合或“級聯”，可以進一步提高光伏產生的等離激元共振。

 

“我們可能還可以增加光吸收更僱用幾層的石墨，可能導致的100倍，增強了光伏法拉利的狀態。”

 

這項工作發表在Nature 通信10.1038/ncomms1464。

 

關於作者百麗Dumé是特約編輯到 nanotechweb.org

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/47093