Новые солнечные батареи

«Мы смогли приспособить неподходящие материалы для хорошего дела, — говорит физик Алекс Цетл, руководитель работы, проведенной вместе с Фенгом Вангом. Цетл проводит совместные встречи с Факультетом естественных наук Лаборатории Беркли и Факультетом физики КУ Беркли, где он руководит Центром интегрированных наномеханичних систем (COINS). Также он является ответственным автором статьи, описывающий эту работу в журнале Nano Letters.

Солнечные батареи преобразуют свет в электричество благодаря полупроводниковым материалам, имеющих фотоэлектрический эффект. Фотоэлектричество — лучший источник для создания экологически чистой и возобновляемой энергии, но вот существующие технологии используют дефицитные и дорогие полупроводники, такие, как большие кристаллы кремния или тонкие пленки теллурида кадмия или меди индия галлия селенида, которые достаточно дорогие.

«Сегодня« солнечные »технологии столкнулись с неравенством затрат и эффективности, которая помешала их широкому внедрению, — говорит Цетл. — Наша технология уменьшает стоимость и сложность создания солнечных батарей. Таким образом мы даем то, что может быть важной, экологически чистой альтернативой за выгодную цену, что может ускорить использование солнечной энергии ».

Новую технологию назвали SFPV. Благодаря технологии SFPV, тщательно созданный частично пропускающий верхний электрод позволяет запорному электрическому полю проходить сквозь электрон и более равномерно распределять концентрацию и тип носителей заряда в полупроводнике для создания pn перехода. Благодаря этому создаются высококачественные pn пары в полупроводниках, которые трудно или невозможно легировать химическими методами.

«Наша технология требует лишь наличия электрода и запорного заряда, не привлекая высокотемпературное химическое легирование, имплантации ионов или другие дорогие и вредные процессы, — говорит первый автор Уильям Реган. — Ключом к успеху является минимально необходимое наблюдение за запорным полем достигается геометрической структурой верхнего электрода. Это позволяет одновременно создавать электрический контакт с полупроводником и распределять в нем носители заряда ».

В системе SFPV архитектура верхнего электрода создана таким образом, чтобы ограничивать по крайней мере один из размеров электрода. В одной конфигурации, работая с оксидом меди, исследователи из Беркли оказали электрода такой формы, чтобы он контактировал через тонкие щупы, в другой конфигурации, проводя опыт с кремнием, они создали сверхтонкий (из однослойного графена) верхний контакт по всей поверхности. Имея достаточно тонкие щупы, запорное поле создает слой инверсии слабого электрического сопротивления между щупами и барьер потенциалов под ними. Однородный тонкий верхний контакт позволяет запорному полю проникать и обеднить / инвертировать полупроводник под ним. В результате в обеих конфигурациях создаются высококачественные pn пары.

По словам соавтора Фенга Ванга, «На нашем примере видно, что стабильную, электрически связанную pn пару можно создать практически в любом полупроводнике и с любым материалом электрода под действием запорного электрического поля, при этом электрод должен иметь соответствующую геометрическую структуру» .

Исследователи также показали SFPV эффект в само-запорной конфигурации, где запорный ток создается внутри структуры собственной электрической активностью батареи.

28.04.2015

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Добавить комментарий