研究表明石墨烯在将光转换为电能方面非常有效

一项新发表的研究表明,石墨烯在将光转换为电能方面非常有效,这表明石墨烯能够将其吸收的单个光子转换为多个热电子和更高光子的能量,产生的热电子数量越多。

石墨烯的惊人特性列表中最新增加的内容在NaturePhysics的一篇论文中被公布。ICFO研究人员与麻省理工学院,马克斯普朗克聚合物研究所和GrapheneaSL的研究人员合作该论文表明,石墨烯能够将其吸收的单个光子转换为多个热电子,并且光子能量越高,产生的热电子数量越多。由于这些光诱导电子可以驱动电流,因此热电子倍增是光收获的基本成分,具有非常低的能量损失。此外,宽带吸收和热载流子倍增的结合使得石墨烯能够有效地将来自全太阳光谱的光能转换为电能。

该实验使用具有超高时间分辨率的泵浦探针技术进行。研究人员用众所周知的吸收光子和光子能量(颜色)激发单层石墨烯,并用太赫兹脉冲测量得到的热电子分布。他们发现,对于恒定数量的吸收光子,较高的光子能量(例如紫色)导致比较低光子能量(例如红外线)更多的热电子。利用光子能量对热电子数进行线性缩放表明,石墨烯可以非常高效地将光能转化为电能。

。然而现在我们知道,一旦材料吸收光,能量转换效率就很高。我们的下一个挑战是找到提取电流和增强石墨烯吸收的方法。然后我们将能够设计出能够产生高效太阳能的石墨烯设备。“结论Tielrooij和Koppens。

出版物:K。J.Tielrooij等人,“光激发级联和石墨烯中的多个热载流子生成”,&nd;自然物理学(2013);doi:10.1038/nphys2564

论文(PDF):石墨烯中的光激发级联和多载波生成

图像:光子科学研究所

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