Исследование ученых ЛЭТИ позволит повысить эффективность материалов для солнечных батарей

Физики из СПбГЭТУ «ЛЭТИ» и Алферовского университета синтезировали многослойный наноразмерный материал, который в будущем может стать основой для высокоэффективных солнечных элементов.

В качестве подложки для материала ученые использовали кремний с дырочным типом проводимости (p-тип) – оказалось, что синтезированные на его основе композиты получаются более стойкими к различным агрессивным средам, например, в к условиям космоса. Затем подложка была помещена в специальную камеру, из которой откачали воздух для создания вакуума. После этого в камеру при температуре до 400 градусов последовательно подавались газовые смеси, содержащие атомы галлия и фосфора.

Элементы III и V группы поэтапно осаждались на кремниевую подложку, причем созданные условия позволили ученым достичь эпитаксиального роста. То есть рост структуры происходил не хаотично, а упорядоченно: к каждому атому кремния присоединялся атом галлия. После чего в камеру подавался фосфин, который разлагался до фосфора в плазме тлеющего разряда, который затем встраивался в композит. Слои фосфида галлия, толщина которых составляла 10-20 нанометров (1 нанометр равен миллионной части миллиметра), чередовались с очень тонкими слоями кремния (3-5 нм). Изучение основных характеристик полученного многослойного материала, в частности, его проводимости, дефектов различных слоев, концентрацию носителей заряда, проводилось при помощи таких методов, как спектроскопия полной проводимости, нестационарной спектроскопии глубоких уровней и метода вольт фарадного профилирования. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Journal of Physics D: Applied Physics . 

«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», – поясняет Александр Сергеевич Гудовских .

Сейчас ученые продолжают подбирать параметры синтеза, чтобы улучшить характеристики композитного материала. Кроме того, ведутся работы по методам создания контактов для наноразмерного солнечного элемента. Проект поддержан грантом Российского научного фонда ( № 17-19-01482-П ).