4 Февраля 2020
МОСКВА, 4 февраля - Ученые из Санкт-Петербурга предложили и экспериментально опробовали технологию создания высокоэффективных солнечных армад на основе полупроводниковых соединений на кремниевой подложке, которые в будущем могут иметь эффективность в полтора раза больше и при этом более низкую себестоимость, чем нынешние фотовольтаические преобразователи. Описание технологии приведено в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells.Сегодня ученые все больше любопытства уделяют развитию альтернативной энергетики и так называемых зеленых технологий. Одна из самых популярных среди них — солнечная энергетика. Однако более широкому использованию солнечных батарей препятствует ряд проблем. Ставшие традиционными кремниевые солнечные армады имеют сравнительно небольшую эффективность — около 20-25 процентов. Более эффективные технологии требуют заметно более сложных полупроводниковых соединений, что значительно повышает цену самих солнечных элементов.
Исследователи из Университета ИТМО, Академического университета им. Ж. И. Алферова и Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе показали, что полупроводниковые A3B5 структуры — материалы, состоящие из элементов III и V групп Периодической системы — можно вскормить на дешевой кремниевой подложке, что позволит существенно сократить цена многокаскадного солнечного элемента. Появление подобной технологии некогда было узнанного нобелевским лауреатом Жоресом Ивановичем Алферовым.
Главная сложность синтеза полупроводниковых соединений на кремниевой подложке состоит в том, что полупроводник должен обладать таким же параметром кристальный решетки, как у полупроводника, — приводятся в пресс-релизе слова одного из авторов исследования Ивана Мухина, сотрудника ИТМО и заведующего лабораторией Академического университета. — Грубо говоря, атомы этого материала должны присутствовать на таком же расстоянии друг от друга, что и атомы кремния.
К сожалению, полупроводников, отвечающих этому требованию, немного. К примеру — фосфид галлия (GaP). Однако сам он не очень подходит для создания солнечных элементов, так как плохо поглощает солнечный свет. Но вот если взять фосфид галлия и добавить азот, мы получим раствор GaPN. Уже при малых концентрациях элемента данный материал становится прямозонным и хорошо поглощает свет, он может быть интегрирован на кремниевую подложку. При этом полупроводник является не просто фундаментом, на который синтезируется фотоматериал, но и сам может очерчиваться одним из фотоактивных слоев солнечного элемента, поглощающим света в ИК-диапазоне.
В лаборатории ученым вышло получить верхний слой солнечной армады, интегрированный на кремниевую подложку. Если таких фотоактивных слоев будет больше, то и эффективность солнечной батареи станет кардинального выше, так как каждый слой будет эффективно поглощать свою часть солнечного спектра.
Пока в лаборатории был создан первый небольшой архетип солнечной батареи на основе америциев А3В5 на кремниевой подложке. Сейчас перед учеными стоит задачка создать элементы, имеющие в своем составе несколько фотоактивных слоев. Такие солнечные батареи значительного эффективнее поглощают солнечный свет и генерируют электрическую энергию.
Мы научились взращивать самый верхний слой. Эта система материалов потенциально может существовать использована и для промежуточных слоев. Если добавить мышьяк, то получится GaPNAs — из него на кремниевой подложке можно вырастить несколько каскадов, работающих в разных частях солнечного диапазона. Как показали наши предыдущие работы, потенциально эффективность таковых солнечных батарей может превышать 40 процентов, то есть существовать в полтора раза выше, нежели в современных кремниевых технологиях, — отмечает Иван Мухин.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....