«

»

okt 14

Doorbraak grafeen voor gebruik in zonnepanelen

Doorbraak bij gebruik van grafeen in zonnepanelen

Grafeen is extreem geleidend en volledig transparant, goedkoop en niet giftig. Dit maakt het materiaal een ideale kandidaat voor het gebruik als transparante contactlaag in zonnecellen om elektriciteit te geleiden zonder dat het de hoeveelheid inkomend licht beperkt- althans in theorie. Of dit ook geldt in een echte testopstelling is twijfelachtig omdat er niet zoiets bestaat als “ideaal” grafeen – een vrij zwevende, platte honingraat structuur die bestaat uit een enkele laag koolstofatomen. Interacties met naburige lagen kunnen de eigenschappen van grafeen namelijk dramatisch veranderen.

Dr Marc Gluba en prof. dr. Norbert Nikkel van het HZB Instituut voor Silicon Photovoltaics hebben nunaangetoond dat grafeen zijn indrukwekkende set eigenschappen behoudt wanneer het wordt bekleed met een dunne film van silicium. Deze bevindingen hebben de weg vrijgemaakt voor geheel nieuwe mogelijkheden om te gebruiken in dunne fotovoltaïsche film.

“We hebben gekeken hoe de geleidende eigenschappen van grafeen veranderen als het wordt opgenomen in lagen, vergelijkbaar met een silicium gebaseerde dunne film zonnecel, en waren verrast te ontdekken dat deze eigenschappen eigenlijk heel weinig veranderen aan de geleidende eigenschappen” aldus Marc Gluba.

grafeen-zonnepanelen

Grafeen in zonnepanelen

 

Hiertoe laat men grafeen “groeien” op een dunne koperen plaat. Daarna wordt het overgebracht naar een glassubstraat en tenslotte bekleed met een dunne film van silicium. Zij onderzochten twee verschillende versies die gewoonlijk worden gebruikt in conventionele dunnefilm silicium technologie.  Een monster bevatte een amorfe siliciumlaag, waarbij siliciumatomen zich in een wanordelijke toestand bevinden, vergelijkbaar met een gehard gesmolten glas. Het andere monster bevatte multikristallijnen om hen te helpen om de gevolgen op de eigenschappen van grafeen gedurende een standaard kristallisatieproces te observeren.

Hoewel de morfologie van de bovenste laag volledig veranderde door te worden verhit tot een temperatuur van enkele honderden graden C0, werd het grafeen nog steeds waargenomen .

“Dat is iets wat we niet verwachten te vinden, maar onze resultaten laten zien dat grafeen grafeen blijft, ook al is het bedekt met silicium, ” aldus Norbert Nickel .

Tijdens de metingen van drager mobiliteit met gebruik van het Hall effect bleek dat de mobiliteit van de ladingdragers in het ingesloten grafeenlaagje ruwweg 30 maal groter was dan die van conventionele zinkoxide gebaseerde contactlagen. Zegt Gluba: ” Toegegeven, het is een echte uitdaging om deze dunne contactlaag op externe contacten aan te sluiten, omdat het maar een atomaire laag dik is. “We zijn daar nog steeds mee aan het werken. Onze dunne film technologie collega’s zijn al zeer geinteresseerd om hier aan mee te werken”, aldus Nikkel.

De onderzoekers verkrijgen de meetresultaten met 1 cm3 samples, hoewel het in de praktijk mogelijk is om veel grotere oppervlakten te bedekken met grafeen.

Over de auteur

Marcel

Marcel Adriaanse is eigenaar van deze blog grafeen.nl en elektrischeauto.com. Marcel is werkzaam als Project Manager van IT infrastructuur projecten vanuit zijn eigen bedrijf.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

De volgende HTML tags en attributen zijn toegestaan: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>