grafen, en enatoms tjock skiva av kol som är extremt stark och leder elektricitet bra, är det tunnaste materialet som någonsin gjorts. Forskare tror att den skulle kunna användas som en genomskinlig elektrod i solceller, ersätter ett lager av indiumtennoxid (ITO) som är skört och blir allt dyrare.

Wee Shing Koh från A*STAR Institute of High Performance Computing i Singapore och medarbetare har jämfört dessa två material. De fann att grafen överträffar ITO när det används med solceller som absorberar ett brett spektrum av ljus.

Våglängderna för ljuset från solen har en rad intensiteter och levererar varierande mängder kraft. För att maximera en solcellsenhets prestanda, dess genomskinliga elektrod ska ha ett lågt elektriskt motstånd, samtidigt som den sänder ljus med rätt våglängder för cellerna att absorbera.

Fyrkantiga ark av grafen som produceras med dagens kemiska ångavsättningsteknik har ett elektriskt motstånd som är ungefär fyra gånger högre än ett typiskt 100 nanometer tjockt lager av ITO. Även om man lägger till fler lager grafen minskar dess motstånd, det blockerar också mer ljus. Koh och hans medarbetare beräknade att fyra lager grafen staplade tillsammans hade den bästa chansen att matcha ITO:s prestanda.

Grafen har en viktig fördel jämfört med ITO:det tillåter mer än 97 % av ljuset att passera igenom till solcellen under, oavsett dess våglängd. I kontrast, ITO tenderar att blockera vissa våglängder mer än andra. Fyrskiktsgrafen är något mer transparent vid nära-infraröda våglängder än vad ITO är, till exempel.

Koh och hans medarbetare uppskattade hur varje material skulle påverka en flexibel organisk solcell som absorberar ljus med våglängder på 350 till 650 nanometer. De fann att fyra lager grafen endast levererade 92,3 % av effekten hos en motsvarande ITO-elektrod. När den paras ihop med en annan organisk solcellsenhet som fungerar från 350 till 750 nanometer, vilket gör det mer effektivt att absorbera nära-infrarött ljus, grafen matchade nästan ITO:s kapacitet.

Forskarna drog slutsatsen att grafen skulle vara idealiskt lämpad för solceller med ett mycket brett absorptionsområde, som en nyligen utvecklad organisk solcell som kan skörda ljus från 350 till 850 nanometer.

"Med förfining i grafentillverkningsprocessen, det skulle vara möjligt för arkresistansen för grafen att vara en storleksordning lägre än den nuvarande teknikens ståndpunkt, " säger Koh. Detta skulle tillåta bara ett eller två ark grafen att slå ITO på både konduktivitet och transparens, gör grafen genomskinliga elektroder mycket mer tillämpliga.