САНКТ-ПЕТЕРБУРГ, 4 февраля. /ТАСС/. Группа ученых из Санкт-Петербурга разработала технологию, которая позволяет создавать солнечные батареи, превышающие их сегодняшнюю эффективность в полтора раза, но при этом с более низкой себестоимостью. Об этом во вторник сообщила пресс-служба Университета ИТМО со ссылкой на публикацию в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells.
"Группа ученых из Санкт-Петербурга предложила и экспериментально опробовала технологию создания высокоэффективных солнечных батарей на основе А3В5 полупроводниковых соединений на кремниевой подложке, которые в будущем могут иметь эффективность в полтора раза больше и при этом более низкую себестоимость, нежели нынешние фотовольтаические преобразователи с одним каскадом. Появление данной технологии некогда было предсказано нобелевским лауреатом Жоресом Ивановичем Алферовым", - говорится в сообщении.
В вузе пояснили, что широкому использованию солнечных батарей препятствует то, что традиционные кремниевые батареи имеют небольшую эффективность, около 20-25%. Более эффективные технологии требуют более сложных полупроводниковых соединений, что повышает цену самих солнечных элементов. "Исследователи из Университета ИТМО, Академического университета им. Ж. И. Алферова и Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе показали, что A3B5 структуры можно вырастить на дешевой кремниевой подложке, что позволит существенно сократить стоимость многокаскадного солнечного элемента", - рассказали в ИТМО.
Как пояснил сотрудник ИТМО, заведующий лабораторией Академического университета, соавтор исследования Иван Мухин, сложность синтеза полупроводниковых соединений на кремниевой подложке состоит в том, что полупроводник должен обладать таким же параметром кристаллический решетки, как у кремния. То есть атомы этого материала должны находиться на таком же расстоянии друг от друга, что и атомы кремния. Полупроводников, отвечающих этому требованию, немного, рассказал ученый.
"К примеру, фосфид галлия (GaP), но он сам не очень подходит для создания солнечных элементов, так как плохо поглощает солнечный свет. Но если взять GaP и добавить азот N, мы получим раствор GaPN. Уже при малых концентрациях N данный материал становится прямозонным и хорошо поглощает свет, при этом может быть интегрирован на кремниевую подложку", - пояснил Мухин. Он добавил, что кремний в этом случае выступает не просто фундаментом, но и сам может быть одним из фотоактивных слоев солнечного элемента, поглощающим свет в ИК-диапазоне.
Сейчас ученые получили в лаборатории верхний слой солнечной батареи, интегрированный на кремниевую подложку. Если таких фотоактивных слоев будет больше, то и эффективность солнечной батареи станет существенно выше, пояснили в ИТМО. Также научная группа создала первый небольшой прототип солнечной батареи с использованием новой технологии. "Если добавить мышьяк As, то получится GaPNAs - из него на кремниевой подложке можно вырастить несколько каскадов, работающих в разных частях солнечного спектра. Как показали наши предыдущие работы, потенциально эффективность таких солнечных батарей может превышать 40% при концентрации света, то есть быть в 1,5 раза выше, нежели в современных Si-технологиях", - добавил Мухин.