| ko.com.ua

Современные тенденции в технологии солнечных фотоэлементов — использование дешевых полупроводников

Современные тенденции в технологии солнечных фотоэлементов

Для преобразования солнечного света в электричество используются полупроводниковые материалы с фотоэлектрическим эффектом — способные поглощать фотоны с высвобождением электронов, образующих электрический ток. Чтобы задействовать этот источник экологичной и возобновляемой энергии, сегодня необходимы относительно редкие и дорогостоящие в производстве полупроводники: большие кристаллы кремния или тонкие пленки теллурида кадмия или селенида меди, индия и галлия.

Технология, разработанная в лаборатории Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory) и Калифорнийском университете (UC Berkeley), открывает путь применения в солнечных батареях недорогих полупроводников, включая металлические оксиды, сульфиды и фосфиды. Фактически, она позволяет получать высокоэффективные фотоэлектрические ячейки почти из любого полупроводникового материала.

Инновационная методика под названием SFPV (screening-engineered field-effect photovoltaics) задействует хорошо изученный электронный полевой эффект, при котором концентрация носителей заряда в полупроводнике меняется приложением электрического поля. В SFPV верхний электрод особой конструкции обеспечивает достаточное проникновение затворного электрического поля для более однородного модулирования концентрации и типа носителей в полупроводнике. Это делает возможным создание высококачественных p-n переходов, практически неосуществимое стандартными методами химического легирования.

Эффективный фотоэлемент — из любого полупроводника

«Наша технология требует только напыления электрода и затвора, без высокотемпературного химического легирования, имплантации ионов и прочих дорогих или вносящих повреждения процессов, — отмечает ведущий автор статьи в Nano Letters Уильям Реган (William Regan). — Ключ к успеху в минимальном экранировании затворного поля, что достигается за счет особой геометрической структуры верхнего электрода».

Эта особенность заключается в том, что хотя бы один из размеров электрода делается предельно малым. Работая с оксидом меди ученые использовали электрод в виде тонких «пальцев». При достаточно тонких «пальцах» затворное поле создает между ними инверсионный слой с низким сопротивлением, а снизу — потенциальный барьер.

В другой конфигурации, с кремнием, верхним контактом служил однослойный графен, распределенный по поверхности полупроводника. Однородно тонкий верхний электрод позволяет затворным полям проникать в полупроводник, обедняя и инвертируя его. В итоге, обе конфигурации приводят к образованию стабильных p-n-переходов.

Исследователи также продемонстрировали эффект SFPV для конфигураций, в которых затвор подпитывается внутренне — за счет электрической активности самой ячейки. Такая схема, не требующая внешнего источника питания, упростит практическую реализацию устройств SFPV. Кроме того, затвор сможет выполнять дополнительную функцию противоотражательного (просветляющего) покрытия, необходимого и повсеместно применяемого сегодня для увеличения эффективности фотоэлектрических ячеек.

Рекомендувати цей матеріал
X




забув пароль

реєстрація

X

X

надіслати мені новий пароль