Золотая "расческа" поможет создать из графена солнечные батареи

Группа британских ученых из Манчестерского университета под руководством Новоселова превратила графен в «ловушку» для света, разместив на его поверхности небольшие «ленты» из золота и титана шириной в несколько нанометров, что повысило непрозрачность графена примерно в 20 раз.

Такая своеобразная «расческа» из золота превратила графен из практически прозрачной пленки в малопроницаемую для света ловушку, которая способна преобразовывать солнечный свет в электрический ток.

Графен представляет собой материал, состоящий из одного слоя атомов углерода, соединенных друг с другом химическими связями в структуры, напоминающие пчелиные соты. Графен может применяться для создания высокоэффективных солнечных батарей и оптических каналов передачи информации, но этому мешает тот факт, что графен прозрачен для света и поглощает всего 3% световой энергии.

Ученые обнаружили, что эффективность поглощения света меняется в зависимости от формы и расположения металлических пластинок: лучше всего себя показали структуры, по форме напоминающие «расческу» с расположением зубцов на расстоянии 100 нанометров друг от друга. Их длина составляет 300 нанометров. С применением такой структуры достигалось 60%-ное поглощение света.

Физиками это все объясняется тем, что на полосках металлов при встрече с фотонами возникают так называемые поверхностные плазмоны - это коллективные колебания электронов, способные поглощать и отдавать энергию в виде световых волн.

Работа «ловушки» была проверена облучением светом лазера, при этом замерялся уровень тока, появляющийся при взаимодействии плазмонов и графена. Как сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Communications, проводимость нового материала была примерно в 3,5 раза выше, чем у кремния, который используется в современных солнечных батареях и оптических устройствах передачи информации.

По словам ученых, их ловушка эффективнее всего поглощает свет с длиной волны, приближающейся к 514 нанометрам - пику солнечного излучения. Физики считают, что такие «расчески» можно использовать не только для «обычного» производства электроэнергии, но и для создания экономичных и высокопроизводительных преобразователей света в электричество для систем оптической связи.