پژوهشگران از گرافن برای ساخت پیل خورشیدی کارا استفاده کردند. با اعمال میدان الکتریکی می‌توان سطح انرژی را در این پیل بهینه‌سازی کرده و کارایی پیل را بهبود داد.
ساخت پیل خورشیدی گرافنی با کارایی بالا
پژوهشگران مؤسسه کاولی در دانشگاه کالیفرنیا با استفاده از اعمال میدان الکتریکی موفق به افزایش کارایی نوعی پیل سوختی حاوی گرافن و فسفید روی شدند. مزیت این پیل جدید آن است که میان لایه نیمه‌هادی p و n ارتباطی وجود ندارد؛ بنابراین زوال ساختاری در اثر تابش نور خورشید در این پیل به حداقل می‌رسد.
اسکار واسکوئیز از محققان این پروژه می‌گوید: «پیل خورشیدی نیاز به تقویت ساختاری ندارد، همچنین نیاز به استفاده از مواد کامپوزیتی گرانقیمت در این پیل وجود ندارد. بنابراین با هزینه کم می‌توان این پیل را از مواد فراوانی نظیر فسفید و سولفید تهیه کرد.»
مواد ارزان قیمتی نظیر فسفید روی، سولفید روی قلع مس، اکسید مس و سولفید آهن وجود دارند که می‌توان از آن‌ها برای تولید پیل خورشیدی استفاده کرد. مشکل این مواد آن است که باید ساختارشان را با مواد دیگری تقویت کرد که منجر به تداخل میان نیمه‌هادی n و p می‌شود. برای حل این مشکل محققان این پروژه از یک لایه گرافن، به جای نیمه‌هادی، استفاده کردند. با اعمال میدان الکتریکی می‌توان انرژی سد میان لایه گرافن و فسفید روی را به نحوی تنظیم کرد که کارایی پیل خورشیدی افزایش یابد.
در پیل‌های معمولی، از دو لایه نیمه‌هادی استفاده می‌شود که سطح انرژی مختلفی دارند. این دو لایه می‌توانند الکترون‌ها و حفره‌ها را از هم جدا نگه‌دارند. در این پژوهش از یک گرافن به عنوان جدا کننده استفاده می‌شود؛ دلیل این امر تسهیل کنترل سطح انرژی در این ماده است. دروازه بالایی در پیل خورشیدی می‌تواند سد میان گرافن و فسفید روی را مدیریت کند. عملکرد این لایه (سد) تأثیر به سزایی روی عملکرد پیل خورشیدی دارد و به ما اجازه می‌دهد تا استخراج انرژی را از پیل‌ها بهینه‌سازی کنیم.
در پیل‌های خورشیدی نیمه‌هادی، ارتفاع این سد بستگی به طبیعت ماده‌ای دارد که نقش سد را ایفا می‌کند. بعد از استفاده از یک ماده در پیل خورشیدی، امکان تغییر ارتفاع سد وجود ندارد. این در حالی است که با استفاده از گرافن می‌توان ارتفاع سد را کنترل و بهینه سازی کرد.
