Исследователи Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета (СПбГЭТУ) «ЛЭТИ» и Алферовского университета получили многослойный наноразмерный материал, который позволил повысить КПД преобразования энергии солнечных батарей. Созданный материал устойчив к агрессивным средам, в том числе к космическим условиям.
Кремний сегодня является основным материалом, который применяется в солнечной энергетике или фотовольтаике. Однако, по своим возможностям преобразовывать энергию кремниевые элементы уже достигли предела. Поэтому ученые ищут как альтернативные материалы, способные заменить кремний, так и модифицируют кремний, например, за счет создания новых структур с его применением, для повышения требуемых характеристик.
«Мы синтезировали микрокристаллические многослойные структуры из фосфида галлия (GaP) на кремниевой подложке, для создания упорядоченной структуры использовался метод атомно-слоевого осаждения. Характеристики полученных композитов дают нам выигрыш в несколько процентов КПД в способности преобразовывать энергию в сравнении с аналогичными материалами - это достаточно весомый результат по меркам фотовольтаики», — сказал один из авторов работы Александр Гудовских.
Российские физики в своей работе для создания нового материала предложили использовать кремний с дырочным типом проводимости. Получаемый на его основе композиты, как выяснили ученые, оказались более устойчивыми к таким агрессивным средам, как условия космоса. Элементы на подложку исследователи осаждали в особом порядке: к каждому атому кремния присоединялся атом галлия, а затем добавлялся фосфин, который встраивался в композит.
«Данное исследование является одним из "кирпичиков" на пути нашего строительства нового более эффективного и прочного класса элементов для солнечной энергетики. Конечно, на основе созданных материалов мы уже получили только первые прототипы солнечных элементов. Однако главная задача - прийти к созданию конкретного прибора, который можно было бы внедрить в промышленное производство солнечных элементов», — добавил Гудовских.