V Rusku vytvořili rekordně efektivní materiál pro solární panely

Inovativní technologie vytvoření materiálu pro fotovoltaiku (vědní obor na hranici fyziky, fotochemie a elektrochemie, který studuje proces vzniku elektrického proudu v různých materiálech pod vlivem světla dopadajícího na něj), vyvinutá na Petrohradské státní elektrotechnické univerzitě LETI, zvýší účinnost solárních baterií do rekordních hodnot.

Solární energie jako jedna z variant alternativních zdrojů energie je perspektivní a oblíbenou oblastí vědy. Stávající vysoce účinné víceúčelové solární články se svou účinností již přiblížily svému teoretickému limitu, proto je dnes veškeré úsilí světové vědecké komunity zaměřeno na vytvoření a zavedení účinnějších a ekonomicky výhodnějších přístupů k jejich výrobě.

„Inovativní technologie vytváření materiálu pro fotovoltaiku zvýší účinnost solárních článků do rekordních hodnot. Projekt navrhl profesor katedry fotoniky Petrohradské státní elektrotechnické univerzity LETI (univerzita je členem Projektu 5-100), doktor technických věd Alexandr Gudovskich. Tato technologie je založena na použití křemíkových substrátů vytvořených kombinací technologie nanášení atomové vrstvy v počáteční fázi růstu a metody epitaxe v plynné fázi z organokovových sloučenin (MOC-hybridní epitaxe),“ uvádí se ve zprávě.

Nový postup

Upřesňuje se, že zásadní rozdíl oproti předchozím projektům spočívá v tom, že k růstu „nukleační vrstvy dochází metodou plazmo-chemického nanášení atomové vrstvy při relativně nízkých teplotách s následným epitaxním růstem horního přechodu na základě struktur kvantové velikosti A3B5 metodou MOC hybridní epitaxe“.

„Jedním ze směrů fotovoltaiky je tvorba solárních článků A3B5, které se neshodují s mřížkou, na křemíkových substrátech. Tento přístup má však podstatnou nevýhodu - značná dislokační hustota v zařízeních kvůli nesouladu mřížkových konstant vede k nízké kvalitě složených vrstev A3B5 a jejich silné degradaci, což omezuje jejich použití pro fotovoltaickou přeměnu solární energie,“ vysvětlují vývojáři.

Autor projektu, profesor Gudovskich, uvedl, že „stávající metody vytváření fotobuněk zahrnují vysokoteplotní (900–1000 °C) žíhání křemíkového substrátu v počáteční fázi růstu s cílem odstranění oxidu a rekonstrukce povrchu, což dále vede k degradaci životnosti substrátu“. „Nová technologie předpokládá pokles teploty epitaxního růstu GaP na Si substrátech na 600-750 °C a také tvorbu GaP/Si struktur s GaP nukleační vrstvou metodou plazmo-chemického nanášení atomové vrstvy při teplotě 380 °C,“ uvádějí vývojáři.

Výsledky vědeckého výzkumu jsou uvedeny v časopise Physica Status Solidi (a) – applications and materials science.