Ερευνητές στο ινστιτούτο HZDR πρότειναν μια καινοτόμο μέθοδο που υπόσχεται να ξεπεράσει το κύριο εμπόδιο στη χρήση του γραφενίου για παραγωγή ενέργειας.
Παρόλο που το γραφένιο διακρίνεται για την υψηλή κινητικότητα ηλεκτρονίων, στερείται ενεργειακού χάσματος (bandgap), γεγονός που δυσκολεύει τον διαχωρισμό των αρνητικών ηλεκτρονίων και των θετικών «οπών» που δημιουργούνται από την απορρόφηση του φωτός.
Η λειτουργία των ηλεκτρικών εμποδίων δυναμικού
Η νέα προσέγγιση συνδυάζει ένα κάθετο μαγνητικό πεδίο με ηλεκτρικές τάσεις που εφαρμόζονται μέσω στενών ηλεκτροδίων.
- Καμπύλες τροχιές: Το μαγνητικό πεδίο αναγκάζει τα ηλεκτρόνια και τις οπές να κινούνται σε κυκλικές τροχιές αντίθετης κατεύθυνσης.
- Ηλεκτρικά εμπόδια: Η εφαρμογή τάσης στα ηλεκτρόδια δημιουργεί εμπόδια δυναμικού που λειτουργούν ως «προστατευτικές μπάρες».
- Κατευθυνόμενος διαχωρισμός: Ένα αρνητικό εμπόδιο ανακλά τα ηλεκτρόνια ενώ επιτρέπει στις οπές να περάσουν, οδηγώντας τους φορείς φορτίου σε διαφορετικές επαφές.
Πλεονεκτήματα και προοπτικές για την υπερθέρμανση και τις υπέρυθρες ακτίνες
Αντί για τη δύσκολη κοπή ή δίπλωση του γραφενίου σε νανοκλίμακα, η χρήση ηλεκτροδίων επιτρέπει την εύκολη προσαρμογή της τάσης και την εφαρμογή της μεθόδου σε μεγαλύτερες επιφάνειες.
Επειδή το γραφένιο δεν διαθέτει ενεργειακό χάσμα, μπορεί να απορροφήσει υπέρυθρη ακτινοβολία χαμηλής ενέργειας, την οποία τα παραδοσιακά φωτοβολταϊκά σιλικόνης αδυνατούν να εκμεταλλευτούν. Αυτό ανοίγει τον δρόμο για εξαιρετικά αποδοτικούς αισθητήρες υπέρυθρου φωτός και ηλιακά κύτταρα νέας γενιάς.