Процесс разделения нитрида бора может повысить эффективность солнечных коллекторов

Французские исследователи использовали слой разделителя нитрида бора, чтобы вырастить солнечные коллекторы из нитрида индия и галлия (InGaN). Их затем сняли с первоначальной сапфировой подложки и поместили на стеклянное основание.

Соединение элементов из InGaN и фотоэлектрических панелей из материалов, вроде кремния или арсенида галлия, открывает дверь к новым гибридным, более эффективным устройствам, сообщает newswise.com. За счет захвата более широкого спектра света системы, вероятно, могут повысить КПД солнечных коллекторов до 30%.

Технология была разработана специалистами французского кампуса Технологического института Джорджии, Французского национального центра научных исследований (CNRS) и Института Лафайета в Метце.

«Комбинируя слои, мы можем захватывать видимый спектр света кремниевыми коллекторами, а УФ-диапазон – устройством из нитрида индия-галлия, — сказал профессор Абдалла Оугаззаден. – Слой нитрида бора не влияет на качество роста InGaN на нем. И мы смогли снять готовый продукт, не повредив его».

Выводы проекта представлены в ACS Photonics.

Технология может привести к производству солнечных коллекторов большей эффективности и меньшей стоимости для различных наземных и космических систем.

«Процесс позволяет обрабатывать панели из InGaN и помещать снизу на них диэлектрический слой для сбора только коротковолновых лучей, — объяснил Оугаззаден. – Более длинные волны могут проходить в следующий коллектор. Используя этот подход, мы оптимизируем каждую поверхность отдельно».

Исследователи начали с выращивания монослоев нитрида бора на двухдюймовых сапфировых панелях, использую металлоорганическую газофазную эпитаксию (MOVPE) примерно при 1300°С. Толщина получаемой кристаллической структуры с сильными плоскостными, но хрупкими вертикальными связями составляла несколько нм. InGaN крепился к нитриду бора слабыми вандерваальсовыми силами. Это позволяло выращивать солнечный коллектор на панели и отделять его без повреждений. Пока этот процесс происходит вручную, но Оугаззаден уверен, что его можно автоматизировать для крупномасштабного производства.

На следующих этапах авторы планируют повысить концентрацию индия в структурах и, при работе с существующими фотоэлектрическими устройствами, увеличить долю поглощаемого света и число квантовых колодцев с 5 до 40-50.