Ученые создали «невозможный» материал для солнечных батарей
Сотрудники Национальной лаборатории возобновляемой энергии (НЛВЭ) совершили прорыв в сфере солнечных батарей, ранее считавшийся невозможным.
Ученые успешно ввели источник алюминия в гидридный эпитаксильный реактор паровой фазы (HVPE), сообщает eurekalert.org. Устройство впервые позволило вырастить с помощью данного метода полупроводники из фосфида алюминия-индия (AlInP) и фосфида алюминия-галлия-индия (AlGaInP).
Выводы проекта опубликованы в ACS Applied Energy Materials.
«Литература предполагает, что люди не смогут вырастить такие вещества с путем гидридной парофазной эпитаксии, — сказал Кевин Шульте, ведущий автор. – Из-за этого индустрия, использующая вещества групп III-V, сосредоточилась на металлорганической парофазной эпитаксии (MOVPE). выводы проекта изменят ситуацию».
III-V – категории элементов в периодической таблице. Солнечные батареи из таких материалов очень эффективные, но слишком дорогие для наземного использования. Ученые давно пытаются удешевить производство. Команда из НЛВЭ разработала новую технику выращивания, динамическую HVPE. Стандартная методика потеряла популярность с приходом MOVPE. Оба процесса включают нанесение химических испарений на основания. Но MOVPE дополнительно позволяет формировать резкие гетероинтерфейсы между парой разных полупроводниковых материалов. Ученые впервые наделили этой способностью HVPE.
В ранней версии методики использовалась одна камера, где химикат наносился на подложку, которую потом удаляли. Основание возвращалось для следующего вещества. D-HVPE использует многокамерный реактор. Подложка перемещается между зонами, ускоряя производство солнечной батареи. Устройство, на которое MOVPE тратит час, D-HVPE изготовит за минуту. Но первая техника сохранила преимущество – способность наносить содержащие алюминий материалы с широкой запрещенной зоной, обеспечивающей максимальную эффективность. HVPE не справлялась с основным сырьем – монохлоридом алюминия.
Исследователи приблизились к решению проблемы. Компания Kyma Technologies разработала уникальную алюминиевую молекулу для D-HVPE. Ученые использовали генератор трихлорида алюминия, производящий вещество из металла и газообразного хлорида водорода при нагреве до 400°С. Новое сырье позволило приблизить солнечные батареи, изготовленные с помощью D-HVPE, к продукции MOVPE. Максимальная эффективность устройств достигает 27% и 29,1% соответственно.
