Доктор Марк Глуба (Marc Gluba) и профессор доктор Норберт Никель (Norbert Nickel) из Института кремниевых устройств по переработке солнечной энергии (отделение Берлинского центра материалов и энергии имени Гельмгольца) показали, что графен сохраняет свой внушительный набор свойств, даже когда он покрыт тонкой пленкой из кремния. Данное открытие открывает новые возможности по использованию материала в тонкопленочных устройствах по переработке солнечной энергии.
Графен имеет экстремальную проводимость и является полностью прозрачным, в то же время он недорогой и нетоксичный. Это делает его идеальным материалом для контактирующих прозрачных слоев в солнечных батареях, чтобы проводить электричество без потери количества поступающего света – по крайней мере, в теории. Так или иначе, в реальности это не вызывает сомнений, так как нет такого понятия как «идеальный» графен – свободно перемещающаяся, плоская шестигранная структура, состоящая из одного слоя атомов углеродов. Взаимодействие с соседними слоями может резко изменить свойства данного вещества.Графен сохраняет свои свойства, даже если покрыт кремнием
«Мы рассмотрели, как проводящие свойства графена изменяются, если он включен в ряд слоев, похожих на тонкопленочные солнечные батареи на основе кремния. Мы были удивлены, обнаружив, что в таком случае свойства вещества почти не меняются», – объясняет Марк Глуба.
С этой целью они вырастили графен на тонком медном листе, затем перенесли его на стеклянную подложку и, наконец, покрыли тонким слоем кремния. Они исследовали две разновидности материала, которые используются в обычных кремниевых тонкопленочных технологиях: один образец содержал слой аморфного кремния, в котором атомы вещества в неупорядоченном состоянии похожи на расплавленное закаленное стекло. Другой образец содержал поликристаллический кремний, чтобы ученые могли отследить влияние стандартного процесса кристаллизации на свойства графена.
Несмотря на то, что структура верхнего слоя полностью изменилась в результате нагревания до температуры в несколько сотен градусов Цельсия, следы графена все еще можно было обнаружить. «Это то, что мы не ожидали найти, но наши результаты показывают, что графен остается графеном, даже если он покрыт кремнием», – говорит Норберт Никель.
Их измерения подвижности несущей среды с использованием эффекта Холла показали, что подвижность носителей заряда во встроенном графеновом слое примерно в 30 раз выше, чем у обычных слоев из оксида цинка, основанных на контактирующих слоях. Глуба говорит: « По правде говоря, было очень трудно соединить этот тонкий контактный слой, толщиной в один атом, с внешними контактами. Нам еще предстоит над этим поработать». Никель добавляет: «Нашим коллегам по разработке этой тонкопленочной технологии уже не терпится ее внедрить. Пока ученые проводили исследования на образце в 1 кв. км площадью, однако на практике, можно покрыть графеном и большие участки.