Прозрачная электроника: прорыв в солнечной энергетике

Автор: kolinos | Рубрика: Энергия солнца

Даже в самых смелых мечтах мы не могли себе представить, что в то время, когда мы любуемся окружающим миром из окна, наши окна будут производить электроэнергию для бытовых нужд дома! И не только окна, но и фасад дома тоже можно было бы задействовать для производства солнечной энергии. Это могло бы быть сценарием для электроснабжения нашего дома в будущем. Теперь это стало возможным сделать с помощью прозрачных солнечных батарей, которые позволят увеличить площадь поверхности для производства энергии.

Научно-исследовательская группа Института механики и материалов Фраунгофера (IWM) в Германии взяла на вооружение концепции современной физики для разработки прозрачных материалов, которые могут выступать в качестве солнечных элементов. Сейчас она разрабатывает прозрачные материалы – основу, на которую можно было бы нанести слой состава с легирующими частицами для получения покрытия, проводящего ток. Такие покрытия были названы N-проводниками. Также им потребуются покрытия, в которых электрический ток течет через электронные дырки, они известны как P-проводники.

Однако группа IWM столкнулась с некоторыми трудностями. Если прозрачные материалы с N-проводимостью оказались весьма легки в производстве, то при изготовлении материалов с P-проводимостью возникли проблемы. Первая проблема – это довольно низкая проводимость материалов, а вторая заключается в том, что у них недостаточный коэффициент светопроницаемости. Таким образом, производители должны найти такой прозрачный материал, который можно было бы покрыть как N-, так и P-легированным составом.
 
Ученый-исследователь IWM Вольфганг Кёрнер говорит: «Если бы мы смогли сделать прозрачный P-проводник, отвечающий нашим требованиям, то полностью прозрачная электроника стала бы реальностью».
 
Для N-проводников исследователи используют оксид олова и индия, но он оказался довольно дорогостоящим. Индий считается исключительно редким материалом, стоимость которого с 2002 года увеличилась в 10 раз. Но для производства прозрачных солнечных батарей в промышленных масштабах нужно использовать дешевые материалы. Поэтому научно-исследовательская группа в поисках альтернативы.

Исследователи решают и другие задачи, такие как выбор подходящего материала, который обеспечит наивысшую электропроводимость после покрытия легирующим составом, а также имеет высокий коэффициент прозрачности. Они пытаются найти «границы зерен», т.е. нарушения в упорядоченной структуре кристаллической решетки. Это сложнейшая задача, поскольку они хотят исправлять дефекты структуры поатомно. Специальными методами репликации вычисляется, как электроны распределяются в структурах, в частности, в твердом теле. Из полученных данных ученые определят самый электропроводящий и прозрачный материал. По словам Кёрнера, они «обнаружили, что, например, фосфор является подходящим материалом для P-легирования оксидом цинка, однако азот является более перспективным».

Поделиться в соц. сетях