Стремительный рост потребности человечества в энергии, а также резкая лимитированность ископаемых источников энергии, стал причиной интенсивного развития альтернативных энергетических технологий в последние годы. Солнечная энергетика является одним из самых перспективных направлений в отрасли, поэтому ученые всего мира работают над созданием недорогих фотоэлектрических элементов, обеспечивающих высокую эффективность генерации электрической энергии. Большие надежды возлагаются на использование графена при создании солнечных панелей, и немецкие ученые смогли приблизиться к реализации этой идеи.
Группа специалистов из Института Кремниевой Фотовольтаики, расположенного в немецкой столице – Берлине, сделали уникальное открытие относительно использования графена в фотоэлектрических элементах, которое заключается в том, что при покрытии графена тонкой пленкой кремния его выдающиеся характеристики, такие как прозрачность, высокая электропроводность и нетоксичность, останутся на прежнем уровне.
Это открытие открывает для тонкопленочных солнечных элементов совершенно новые перспективы, связанные с возможностью применения графена для промышленного производства солнечных батарей.
Многие исследователи в данной области сходятся во мнении, что графен является наилучшим веществом из известных науке для применения в прозрачных контактных слоях солнечных панелей. Все дело в том, что он способен проводить электрический ток, не создавая при этом помех для ниспадающих на рабочую часть фотоэлектрического элемента солнечных лучей. С теоретической точки зрения это предположение кажется весьма убедительным, но до реальных испытаний технологии оно останется лишь предположением.
Благодаря открытию, совершенному немецкими исследователями, приближается тот день, когда прикладные исследования технологии могут качественно преобразовать энергетическую отрасль.
Следует отметить, что уникальному открытию предшествовали серьезные масштабные исследования. Немецкие ученые, со свойственной им педантичностью, решили выяснить, как будет изменяться проводящие характеристики графена, если включить его в ряд слоев кремния различной структуры. После всестороннего анализа полученного результата, на удивление ученых выяснилось, что при нанесении слоя кремния, аналогичного тому что применяется в тонкопленочных фотоэлектрических элементах, свойства графена практически не изменились.
Также Институт Кремниевой Фотовольтаики опубликовал официальный пресс-релиз, в котором освещаются некоторые подробности производимого эксперимента. На тонкой медной пластине учены вырастили графен, после чего перенесли его на подложку из стекла. В заключении он был покрытии тонким слоем кремния. При этом в ходе проведенных исследований тестировались два различных типа кремния, традиционно применяющихся в тонкопленочных солнечных панелях. Первый тестовый образец имел слой аморфного кремния, атомы которого выстроены хаотично, а второй был покрыт поликристаллическим кремнием, благодаря которому ученым удалось произвести наблюдения за влиянием процесса кристаллизации на графеновый слой. Дальнейшие тесты показали, что несмотря на нагрев в несколько сотен градусов и изменения на поверхности слоя кремния, графена в нем обнаружено не было.
Ученые отмечают, что они совершенно не ожидали такого эффекта, ведь оказалось, что графен не утрачивает своих свойств даже после покрытия слоем кремния. Проведенные с применением эффекта Холла, измерения подвижности среды однозначно указывают на то, что мобильность носителей заряда в заложенном слоя графена более чем в тридцать раз превышает данный показатель контактов, выполненных на основе оксида цинка.
Тем не менее, не обошлось и без ложки дегтя. Авторы исследования отметили, что в настоящее время существует сложность подключения контактных слоев, толщина которых составляет всего 0.03 нанометра, к внешней электрической цепи. Кроме того, следует иметь в виду, что в проводимом исследовании использовались небольшие тестовые образы, площадь которых не превышала квадратного сантиметра. В реальности же необходимо будет создать слой графена значительно большей площади. Как бы то ни было, некоторый просвет есть, и, вполне возможно, ученым в ближайшее время удастся преодолеть все имеющиеся сложности.{odnaknopka}