沙特阿拉伯国王阿卜杜拉科技大学(KAUST)的一项新研究显示，石墨烯的小片可以扩大硅太阳能电池中光的可用光谱区域以提高其效率。
近年来，太阳能电池材料的生产成本显着降低，但需要进一步节省成本以使太阳能技术具有商业吸引力。太阳能电池中硅的普及使其成为提高效率的良好目标。
“通过提高硅太阳能电池的效率，我们可以为能源生产提供更具成本效益的方式，”KAUST电气工程副教授Jr-Hau He说道，他也是研究团队的负责人。
石墨烯量子点是石墨烯的小片，由于它们与光的相互作用而是有用的。这些相互作用之一是光学下转换，这是一种将高能光转换为低能量(例如，从紫外到可见)的过程。
下转换可用于增强太阳能电池。硅在光谱的可见部分非常有效地吸收光，因此呈现黑色。然而，硅对紫外光的吸收强度要小得多，这意味着这种光的吸收较少，从而降低了该部分光谱中太阳能电池的效率。解决这个问题的一种方法是将紫外线下转换为能量，其中硅是更有效的吸收剂。
石墨烯量子点是用于此目的的理想候选者。它们易于使用易得的材料(如糖)制造，然后用微波辐射加热。虽然点对可见光几乎是透明的，这对于将光传递到太阳能电池是重要的，但它们有效地将UV光转换成较低的能量。
研究人员将量子点集成在硅太阳能电池设备上。与对照样品相比，太阳能电池的效率增加。对于成熟的技术来说，显示效率的明显提高是有希望的，因为它可以使用简单的制造工艺生产。
到目前为止测量的测试样品太阳能电池尚未经过优化，以更接近硅中所见的破纪录性能。因此，研究人员计划将先前在类似设备中实现的其他一些增强技术结合起来。
“我们已成功利用表面工程处理，包括制造纳米结构和钝化层，以改善光收集和太阳能电池的电性能。通过将这些技术整合在一起，我们希望在未来几年内，世界纪录可以是在KAUST打破了，“他说。