Графен — двумерная аллотропная модификация углерода, которая образована слоем атомов углерода, связанных между собой на манер пчелиных сот, — считается восходящей звездой материаловедческой науки благодаря его особым свойствам. Одно из них — электрическая проводимость, способная сделать этот материал ключевым компонентом фотогальванических элементов следующего поколения.

Солнечные батареи, сенсибилизируемые органическими красителями, не требуют для своего производства дорогих материалов, а потому вполне могут быть экономически более эффективными, чем панели на основе кремния и тонкоплёночных технологий. Но, как это часто бывает, и у этих батарей есть существенный недостаток: они далеко не столь эффективны в части конвертации энергии солнечного света в электрический ток (хотя кое-что им всё-таки удаётся), как их кремниевые аналоги (а если вспомнить, что и те звёзд с неба не хватают, то картина получается совсем осенняя).

Рис. 1. Ячейка Гретцеля, она же солнечная батарея, сенсибилизируемая органическим красителем (иллюстрация Energyer.com).

В ячейках Гретцеля фотоны выбивают электроны из красителя в направлении тонкого слоя диоксида титана, который, в свою очередь, передаёт их на анод. Учёные из Мичиганского технологического университета (США) обнаружили, что добавление графена к диоксиду титана увеличивает его проводимость, привнося в цепь на 52,4% больше электричества.

Учёные также разработали безопасную процедуру приготовления листов диоксида титана с включённым графеном. Порошок оксида графита смешивается с диоксидом титана до получения однородной пасты, которая равномерно распределяется на поверхности субстрата (стекло), а затем спекается при высоких температурах. Главное — не переборщить на выходе с графеном, который абсорбирует солнечный свет, уменьшая эффективность батареи.

Отчёт об этой работе готовится к публикации в журнале Industrial & Engineering Chemistry Research.