Вчені розробили новий метод виробництва дешевих сонячних батарей

Новий дешевий метод виготовлення пластин на основі арсеніду галію - напівпровідника, що перевершує традиційний кремній за багатьма параметрам, - повідомляється в статті, опублікованій в журналі Nature.

У публікації дослідники пояснюють, що метод може бути використаний для створення нового покоління багатьох пристроїв, у тому числі і комерційно виправданого виробництва сонячних батарей з високою ефективністю.

Арсенід галію - це напівпровідникове з'єднання галію і миш'яку, третє за масштабами використання в напівпровідниковій промисловості, після германію і кремнію. Не дивлячись на те, що арсенід галію володіє рядом переваг в порівнянні з кремнієм, досі він застосовується вельми обмежено у ряді спеціальних пристроїв, де без нього не можна обійтися. Наприклад, з цього з'єднання виготовляють сонячні елементи Міжнародної космічної станції (МКС), які в два рази більш ефективні в порівнянні з кращими кремнієвими аналогами, і здатні, до того ж, на тривалу роботу в умовах іонізуючого випромінювання в космосі.

Основним обмеженням до масового використання арсеніду галію є його вартість, яка багато в чому визначається існуючими технологіями його обробки.

Автори публікації, група вчених під керівництвом Джона Роджерса (John Rogers) з університету Іллінойсу в Урбане-Шампейн, США, розробили технологію, що дозволяє обійти найбільш дорогу стадію виготовлення арсеніду галію.

Річ у тому, що зазвичай цей напівпровідник випускається у вигляді товстих пластин, які нарізуються на фрагменти відповідно до подальших виробничих потреб, тоді як для використання у сонячних батареях досить навіть дуже тонкого напівпровідника. Таким чином, велика частина матеріалу, утворюючого товсті напівпровідникові пластини, просто не працює.

Для того, щоб виготовити тонкі пластини, вчені запропонували просту і дешеву технологію.

Згідно методиці Роджерса, арсенід галію можна виготовляти у вигляді тонких плівок, що нарощуються на поверхні арсеніду алюмінію, після чого, за допомогою тонких хімічних маніпуляцій і звичайного силіконового канцелярського штемпеля, напівпровідник можна від цієї підкладки "відчухрати".

У своїй роботі вчені показали, що таким чином легко отримувати тонкі пластини арсеніду галію розміром 0,5х0,5 міліметра, які легко переносяться на інші поверхні - скло або полімери, де за допомогою вже освоєних хімічних технологій можна замкнути їх в електричні ланцюги.

Автори дослідження продемонстрували готовність подібних пластин арсеніду галію для виготовлення сонячних батарей. Для того, щоб ця технологія стала комерційно виправданою, вченим належить навчитися отримувати пластини великих розмірів.

Дослідники, що вже заснували свою інноваційну компанію, сподіваються добитися розробки сонячних батарей, вартість яких дозволить "знімати" з них 1 Ват потужності при комерційно виправданих витратах в 1 долар США.

"Ми думаємо, що у нас вийде, проте сказати напевно можна буде лише після того, як ми дійсно візьмемо і зробимо це", - сказав Роджерс в інтерв'ю Nature News.

Нагадаємо, що Японська компанія Hitachi сьогодні повідомила про розробку нового методу виробництва літій-іонних акумуляторних батарей, які можуть служити без втрати ємкості до 10 років, - удвічі більше, ніж акумулятори, котрі існують сьогодні.