"SANDWICH GRAFENO"' ABRE LAS PROPIEDADES DE CÉLULAS SOLARES DE CRISTAL 2D
Parte de una serie de nuevas investigaciones sobre los posibles usos de las hojas de un átomo de espesor de átomos de carbono primero descubiertos en Manchester, el nuevo descubrimiento muestra cómo el grafeno puede ayudar a aprovechar las propiedades de los cristales bidimensionales de luz senstive, lo que podría dar lugar a dispositivos tales como paredes sensibles a la luz que podría edificios enteros de energía.
Desde Andre Geim y Kostya Novosolev descubrimiento de que el grafeno puede ser hecha por pelar las capas individuales de grafito mecánicamente, se han encontrado varios otros materiales de una sola capa similares, el equipo dice en un artículo publicado en la revista Science. Por otra parte, estos cristales de apilamiento junto con grafeno ha demostrado ser una forma útil de desbloqueo de las propiedades de estos materiales, por ejemplo, se permitió que el equipo para crear materiales que podrían ser utilizados en la electrónica flexible.
La última investigación utiliza una clase de materiales llamados dicalcogenuros metales de transición (TMDCs). Estas son en realidad los materiales de tres capas, que consiste en un enrejado de un solo átomo de espesor de átomos de metal de transición entre dos capas de un solo átomo de azufre, selenio o teluro. Los enlaces dentro de cada capa son muy fuertes, pero las que existen entre las capas son muy débiles - una estructura similar al grafito. Ejemplos de estos materiales son disulfuro de tungsteno (WS 2 ), disulfuro de molibdeno (MoS 2 ) y diseleniuro de niobio (NBSE 2 ).
TMDCs se utiliza industrialmente como lubricantes y para proteger las superficies, pero tienen propiedades electrónicas inusuales que se derivan de la forma en que los átomos de bonos a sus vecinos dentro de y entre las hojas - en particular, que son muy buenos en la absorción de la luz - una película gruesa 300nm puede absorber 96 por ciento de la luz que brilla en él. WS 2 es particularmente interesante, dice el equipo, ya que es un material muy estable y la estructura electrónica de los átomos que permiten absorber la luz visible.
Esto significa que debe ser un candidato muy prometedor para células solares, pero los intentos previos para usar fracasó porque resultó muy difícil hacer los electrones liberados por los fotones solares para fluir fuera del material.
El grafeno parece ser la clave para este problema, que actúa como un electrodo transparente a ambos lados de una capa de TMDC en un sándwich cristalina tridimensional. El grafeno tiene que ser 'dopado' de la misma manera como semiconductores en un componente electrónico - sustitución de algunos átomos de carbono con elementos ricos en electrones en la capa en un lado, y los elementos pobres en electrones en el otro - y toda la estructura emparedada entre capas de otro material utilizan a menudo con grafeno, nitruro de boro hexagonal, que estabiliza y mejora sus propiedades.
Usando WS2 como la capa TMDC, el equipo, dirigido por el autor principal Liam Britnell en Manchester, creó un material fotovoltaico que podría ser flexible, montándolo en una película de PET, o rígido, montándolo en sílice. "Sorprendentemente grandes" fotocorrientes Estos producen cuando un láser se brilla en ellos, el equipo dice: corrientes de hasta 3μA fueron generados por la potencia del láser de alrededor 75μW y la pila mostraron una eficiencia cuántica extrínseca - la proporción de electrones libres generados en el número de fotones que golpean la superficie - en torno al 30 por ciento.
"Fue impresionante lo rápido que hemos pasado de la idea de este tipo de heteroestructuras fotosensibles en el dispositivo de trabajo», comentó Britnell. "Se trabajó prácticamente desde el principio, e incluso las estructuras unoptimised mostró características muy respetables.
Kostya Novosolev cree que esto podría ser el comienzo de una nueva fase de la investigación de grafeno. "Estamos muy entusiasmados con la nueva física y las nuevas oportunidades que se señalan a nosotros por heteroestructuras basadas en cristales atómicos 2D-dijo-. "La biblioteca de cristales 2D disponibles ya es bastante rica. A medida que creamos más y más complejo heteroestructuras, por lo que las funcionalidades de los dispositivos se hacen más ricos, que entra en el ámbito de los dispositivos multifuncionales.
Fuente:
theengineer.co.uk