Получены образцы материала-основы для солнечных элементов нового поколения
Образцы материала, претендующего стать основой солнечных элементов нового поколения, получила группа японских исследователей под руководством Сакико Каваниши и Иссея Сузуки из Института междисциплинарных исследований передовых материалов при университете Тохоку. Статью с результатами исследований научного коллектива 21 августа опубликовал журнал Американского Химического Общества Crystal Growth & Design.
«Мы сообщаем о выращивании крупных монокристаллов сульфида олова, легированных хлором и бромом, из расплавленного флюса на основе олова», — пишут авторы исследования.
В перспективе человечество получит экологически чистый, безопасный как в использовании, так и в производстве, дешевый материл для изготовления солнечных батарей.
Сутью идеи, аккуратная реализация которой привела группу к успеху, было использование в качестве катализаторов процесса галогенов: хлорид, и, в другом опыте, бромид олова в виде порошка был смешан с порошком сульфида олова. Полученная смесь — расплавлена. Летучих соединений, ядовитых жидкостей и взрывоопасных смесей при этом техпроцессе не используется, что говорит о безопасности данной технологии для людей.
При определенных условиях (давление, температура, механическое состояние расплава) в расплаве были выращены большие пластинки монокристалла, пригодные к дальнейшей обработке для получения конструктивного элемента солнечной батареи.
Использование добавок не просто позволило провести процесс формирования кристаллов, но и существенно ускорило его. Чем больше размер выращенного кристалла, тем легче потом его обрабатывать
Максимальный размер полученных монокристаллов для легированных хлором флюсов составил 16 мм при толщине 0,7 мм; в легированных бромом флюсах удалось вырастить кристалл диаметром 24 мм при толщине 1 мм. Средние размеры выращенных кристаллов меньше, но вполне пригодны для дальнейшей обработки.
Рентгеноскопия полученных кристаллов подтвердила их высокое качество: отсутствие трещин, неоднородностей структуры и других дефектов, потенциально снижающих свойство материала. Фотоэлектрические исследования полученных кристаллов показали, что образовалась требуемая проводимость n-типа с высокой электропроводимостью при комнатной температуре: 11,1 С/см для кристаллов, легированных хлором и 18,9 С/см для легированных бромом. Некоторые отличия в свойствах кристаллов, полученных с использованием разных присадок, расширят возможности как конструкторов, проектирующих конечное изделие (солнечную батарею), так и технологов будущих процессов их производства.
«Большие монокристаллы n-типа SnS, полученные в этой работе, позволили бы получить p-n гомофункционные солнечные элементы SnS путем осаждения тонких пленок P-типа SnS», — заключают авторы.
Использование солнечной энергии — популярная сегодня тема ввиду как дешевизны источника (Солнце дает свой свет планете Земля безвозмездно), его возобновляемости (Солнце светит каждый день вне зависимости от того, как используют его энергию на Земле), так и экологичности (животные и растения Земли приспособились к свету именно Солнца, это излучение безопасно и благотворно для них).
Растения в состоянии накапливать энергию солнечного света: при помощи хлорофилла под воздействием солнечного света углекислый газ, содержащийся в атмосфере, разлагается на углерод, идущий на синтез тканей растений, и кислород.
Нефть, уголь, торф — ископаемые источники энергии, основа которых — углерод, накопленный растениями в течении миллионов лет.
Тезис, согласно которому использование солнечной энергии позволит отказаться от использования ископаемых источников энергии, представляется несколько наивным: слишком велики площади и велико время, в течении которого ископаемые хвощи, папоротники и океанские водоросли собирали энергию светила, которую человечество использует в течении года.
