Дата публикации: 09 июня 2020 г. #США В MIT разработали прозрачные графеновые электроды, благодаря которым могут быть созданы солнечные батареи нового поколенияНовый способ изготовления больших листов высококачественного атомно-тонкого графена может привести к созданию сверхлегких гибких солнечных элементов, а также новых классов светоизлучающих устройств и другой тонкопленочной электроники. Новый производственный процесс, который был разработан в Массачусетском технологическом институте (Massachusetts Institute of Technology, MIT) и должен быть относительно легко масштабируемым для промышленного производства, включает промежуточный «буферный» слой материала, который является ключом к успеху технологии. Буфер позволяет ультратонкому графеновому листу толщиной менее нанометра (миллиардной доли метра) легко отрываться от своей подложки, что обеспечивает быстрое производство рулонов. Этот процесс подробно описан в статье, опубликованной 4 июня в журнале Advanced Functional Materials, авторы которой постдоки Джованни Азцеллино (Giovanni Azzellino) и Махди Таваколи (Mahdi Tavakoli); профессоры Цзин Конг (Jing Kong), Томас Паласиос (Tomas Palacios) и Маркус Бюлер (Markus Buehler) и пять других авторов из MIT. Поиск способов изготовления тонких прозрачных электродов большой площади, стабильных на открытом воздухе, в последние годы стал основной задачей для тонкопленочной электроники для различных применений в оптоэлектронных устройствах – в вещах, которые либо излучают свет, например, на компьютере и экране смартфона, либо собирают его, как солнечные батареи. Многие исследовательские группы работали над поиском замены для ITO это оксид индия-олова (Indium tin oxide или сокращённо ITO), уделяя основное внимание как органическим, так и неорганическим материалам-кандидатам. Графен, форма чистого углерода, атомы которого расположены в виде плоской гексагональной матрицы, обладает чрезвычайно хорошими электрическими и механическими свойствами, но при этом он чрезвычайно тонкий, физически гибкий и изготовлен из недорогого материала. По словам Д. Аззелино: «Теперь мы можем надежно изготавливать графеновые листы большой площади, переносить их на любую подложку, какую мы хотим, и способ их переноса не влияет на электрические и механические свойства первичного графена». Ключом является буферный слой, изготовленный из полимерного материала, называемого париленом, который на атомном уровне соответствует листам графена, на которых он размещен. Как и графен, парилен вырабатывается CVD, что упрощает производственный процесс и масштабируемость. В качестве демонстрации этой технологии команда создала проверенные на практике солнечные элементы, используя тонкопленочный полимерный материал для солнечных батарей, а также недавно сформированный слой графена для одного из двух электродов элемента и слой парилена, который также служит в качестве подложки устройства. Они измерили коэффициент пропускания света, близкий к 90 процентам, для пленки графена в видимом свете. Прототипированные солнечные элементы на основе графена улучшают примерно в 36 раз мощность на единицу веса по сравнению с современными устройствами на основе ITO. Он также использует 1/200 количества материала на единицу площади для прозрачного электрода. И есть еще одно фундаментальное преимущество по сравнению с ITO: «Графен поставляется практически бесплатно», - говорит Аззеллино. «Сверхлегкие устройства на основе графена могут проложить путь к новому поколению приложений», - говорит он. «Так что, если вы думаете о портативных устройствах, мощность на вес становится очень важной. Что если бы мы могли установить на планшет прозрачный солнечный элемент, способный включить сам планшет?» Хотя потребуется дальнейшее развитие, такие приложения в конечном итоге должны быть осуществимы благодаря этому новому методу. Источник: news.mit.edu
Популярные издания ФГБНУ «Аналитический центр»
Издания 2019 года
Издания 2018 года
открыть полный список изданий Центра → Документ был изменён 11.11.2019 в 10:50. |
Поиск данных
об аттестации педагогических работников Издания Центра
|