El Dr. Marc Gluba y el profesor Dr. Norbert Nickel del Instituto HZB de Silicio Fotovoltaico han demostrado que el grafeno conserva su impresionante conjunto de propiedades cuando se recubre con una fina película de silicio. Estos hallazgos han allanado el camino para posibilidades completamente nuevas para su uso en energía fotovoltaica de película delgada.

El grafeno tiene una conductividad extrema y es completamente transparente a la vez que es económico y no tóxico. Esto lo convierte en un material candidato perfecto para capas de contacto transparentes para su uso en células solares para conducir electricidad sin reducir la cantidad de luz entrante, al menos en teoría. Si esto es cierto o no en un entorno del mundo real es cuestionable, ya que no existe el grafeno "ideal":un Estructura de panal plana que consta de una sola capa de átomos de carbono:las interacciones con las capas adyacentes pueden cambiar las propiedades del grafeno de manera espectacular.

"Examinamos cómo cambian las propiedades conductoras del grafeno si se incorpora a una pila de capas similar a una célula solar de película delgada basada en silicio y nos sorprendió descubrir que estas propiedades en realidad cambian muy poco". "Explica Marc Gluba. Con este fin, cultivaron grafeno en una delgada hoja de cobre, luego lo transfirió a un sustrato de vidrio, y finalmente lo recubrió con una fina película de silicona. Examinaron dos versiones diferentes que se utilizan comúnmente en las tecnologías convencionales de película delgada de silicio:una muestra contenía una capa de silicio amorfo, en el que los átomos de silicio están en un estado desordenado similar a un vidrio fundido endurecido; la otra muestra contenía silicio policristalino para ayudarles a observar los efectos de un proceso de cristalización estándar en las propiedades del grafeno.

Aunque la morfología de la capa superior cambió por completo como resultado del calentamiento a una temperatura de varios cientos de grados C, el grafeno todavía es detectable. "Eso es algo que no esperábamos encontrar, pero nuestros resultados demuestran que el grafeno sigue siendo grafeno incluso si está recubierto de silicio, "dice Norbert Nickel.

Sus mediciones de la movilidad de los portadores utilizando el efecto Hall mostraron que la movilidad de los portadores de carga dentro de la capa de grafeno incrustada es aproximadamente 30 veces mayor que la de las capas de contacto convencionales basadas en óxido de zinc. Gluba dice:"Es cierto que ha sido un verdadero desafío conectar esta delgada capa de contacto, que no tiene más que una capa atómica de espesor, a contactos externos. Todavía tenemos que trabajar en eso ". Nickel agrega:" Nuestros colegas de tecnología de película delgada ya están aguzando el oído y quieren incorporarlo ". Los investigadores obtuvieron sus medidas en muestras de un centímetro cuadrado, aunque en la práctica es factible recubrir áreas mucho más grandes que con grafeno.

Este trabajo fue publicado recientemente en Letras de física aplicada Vol. 103, 073102 (2013).