(Phys.org) -- 2000-talets coolaste nya nanomaterial kan öka effektiviteten hos nästa generation av solpaneler, ett team av materialforskare från Michigan Technological University har upptäckt.
grafen, en tvådimensionell bikaka av kolatomer, är en stigande stjärna i materialgemenskapen för sina radikala egenskaper. En av dessa egenskaper är elektrisk ledningsförmåga, vilket kan göra det till en nyckelingrediens i nästa generation av solceller, säger Yun Hang Hu, professor i materialvetenskap och teknik.
Färgsensibiliserade solceller är inte beroende av sällsynta eller dyra material, så de kan vara mer kostnadseffektiva än celler baserade på kisel- och tunnfilmsteknologier. Men de är inte lika bra på att omvandla ljus till el.
I färgsensibiliserade solceller, fotoner slår elektroner från färgämnet till ett tunt lager av titandioxid, som vidarebefordrar dem till anoden. Hus grupp fann att tillsats av grafen till titandioxiden ökade dess ledningsförmåga, vilket ger 52,4 procent mer ström i kretsen.
"Den utmärkta elektriska ledningsförmågan hos grafenark gör att de kan fungera som broar, accelererar elektronöverföringen från titandioxiden till fotoelektroden, " sa Hu.
Teamet utvecklade också en jämförbart idiotsäker metod för att skapa ark av titandioxid inbäddade med grafen. Det gjorde först grafitoxidpulver, blandade det sedan med titandioxid för att bilda en pasta, sprid det på ett substrat (som glas) och gräddade det sedan vid höga temperaturer.
"Det är billigt och väldigt lätt att förbereda, sa Hu. Men inte vilket recept som helst duger. "Om du använder för mycket grafen, det kommer att absorbera ljuset i solcellen och minska dess effektivitet, " sa han.
Deras arbete presenterades på US-Egypt Joint Workshop on Solar Energy Systems, hölls 12-14 mars i Kairo. Det finansierades av American Chemical Society Petroleum Research Fund och National Science Foundation. Deras artikel "Promoting Effect of Graphene on Dye-Sensitized Solar Cells, ” författad av Hui Wang, Samantha Leonard och Hu, har lämnats in till Industri- och teknikkemiforskning. Wang och Leonard är båda doktorander inom materialvetenskap och teknik.
