Grafeno una hoja de carbono de un átomo de espesor que es extremadamente fuerte y conduce bien la electricidad, es el material más delgado jamás fabricado. Los investigadores creen que podría usarse como un electrodo transparente en células fotovoltaicas, reemplazando una capa de óxido de indio y estaño (ITO) que es quebradizo y cada vez más caro.

Wee Shing Koh del Instituto A * STAR de Computación de Alto Rendimiento en Singapur y sus colaboradores han comparado estos dos materiales. Descubrieron que el grafeno supera al ITO cuando se usa con células solares que absorben un amplio espectro de luz.

Las longitudes de onda de la luz del Sol tienen un rango de intensidades y entregan cantidades variables de energía. Para maximizar el rendimiento de un dispositivo fotovoltaico, su electrodo transparente debe tener una resistencia eléctrica baja, al mismo tiempo que transmite luz de las longitudes de onda correctas para que las células la absorban.

Las hojas cuadradas de grafeno producidas por la tecnología de deposición de vapor químico actual tienen una resistencia eléctrica aproximadamente cuatro veces mayor que la de una capa típica de 100 nanómetros de espesor de ITO. Aunque agregar más capas de grafeno reduce su resistencia, también bloquea más luz. Koh y sus compañeros de trabajo calcularon que cuatro capas de grafeno apiladas juntas tenían la mejor posibilidad de igualar el rendimiento de ITO.

El grafeno tiene una ventaja clave sobre ITO:permite que más del 97% de la luz pase a través de la celda solar debajo, independientemente de su longitud de onda. A diferencia de, ITO tiende a bloquear ciertas longitudes de onda más que otras. El grafeno de cuatro capas es ligeramente más transparente en longitudes de onda del infrarrojo cercano que ITO, por ejemplo.

Koh y sus colaboradores estimaron cómo afectaría cada material a una célula solar orgánica flexible que absorbe luz con longitudes de onda de 350 a 650 nanómetros. Descubrieron que cuatro capas de grafeno suministraban solo el 92,3% de la potencia de un electrodo ITO equivalente. Cuando se combina con otro dispositivo fotovoltaico orgánico que opera de 350 a 750 nanómetros, lo que lo hace más eficaz para absorber la luz del infrarrojo cercano, el grafeno casi igualaba las capacidades de ITO.

Los investigadores concluyeron que el grafeno sería ideal para células fotovoltaicas con un rango de absorción muy amplio. como una célula solar orgánica desarrollada recientemente que puede captar luz de 350 a 850 nanómetros.

"Con el refinamiento en el proceso de fabricación de grafeno, sería posible que la resistencia laminar del grafeno fuera un orden de magnitud menor que el estado actual de la técnica, "dice Koh. Esto permitiría que solo una o dos hojas de grafeno superaran a ITO tanto en conductividad como en transparencia, haciendo que los electrodos de grafeno transparentes sean mucho más aplicables.