(Phys.org) -- Het coolste nieuwe nanomateriaal van de 21e eeuw zou de efficiëntie van de volgende generatie zonnepanelen kunnen verhogen, heeft een team van materiaalwetenschappers van de Michigan Technological University ontdekt.

grafeen, een tweedimensionale honingraat van koolstofatomen, is een rijzende ster in de materialengemeenschap vanwege zijn radicale eigenschappen. Een van die eigenschappen is elektrische geleidbaarheid, waardoor het een belangrijk ingrediënt kan worden in de volgende generatie fotovoltaïsche cellen, zegt Yun Hang Hu, een professor in materiaalkunde en techniek.

Kleurstofgevoelige zonnecellen zijn niet afhankelijk van zeldzame of dure materialen, ze zouden dus kosteneffectiever kunnen zijn dan cellen op basis van silicium en dunnefilmtechnologieën. Maar ze zijn niet zo goed in het omzetten van licht in elektriciteit.

In kleurstofgevoelige zonnecellen, fotonen slaan elektronen uit de kleurstof in een dunne laag titaniumdioxide, die ze doorstuurt naar de anode. Hu's groep ontdekte dat het toevoegen van grafeen aan het titaniumdioxide de geleidbaarheid ervan verhoogde, 52,4 procent meer stroom in het circuit brengen.

"De uitstekende elektrische geleidbaarheid van grafeenplaten stelt ze in staat om als bruggen te fungeren, het versnellen van de elektronenoverdracht van het titaandioxide naar de foto-elektrode, ' zei Hu.

Het team ontwikkelde ook een vergelijkbare onfeilbare methode voor het maken van platen van titaniumdioxide ingebed met grafeen. Het maakte eerst grafietoxidepoeder, vervolgens gemengd met titaniumdioxide om een ​​pasta te vormen, verspreid het op een substraat (zoals glas) en bak het vervolgens op hoge temperaturen.

“Het is goedkoop en heel gemakkelijk te bereiden, ’ zei Hu. Maar niet zomaar een recept is voldoende. “Als je te veel grafeen gebruikt, het zal het licht in de zonnecel absorberen en zijn efficiëntie verminderen, ' zei hij.

Hun werk werd gepresenteerd op de US-Egypt Joint Workshop on Solar Energy Systems, gehouden van 12-14 maart in Caïro. Het werd gefinancierd door het American Chemical Society Petroleum Research Fund en de National Science Foundation. Hun paper "Het bevorderen van het effect van grafeen op met kleurstof gesensibiliseerde zonnecellen, ” geschreven door Hui Wang, Samantha Leonard en Hu, is ingediend bij Industry and Engineering Chemistry Research. Wang en Leonard zijn beide promovendi in materiaalkunde en techniek.