Энергетика, природные ресурсы, инженерные системы

Информационный портал ТЕПЛОКАРТА
  • Главная
    • Главная

      • Твердотопливные котлы и печи, камины
      • Системы отопления и охлаждения
      • Альтернативная энергия
      • Водоснабжение и водоотведение
      • Вентиляция и кондиционирование
      • Оборудование и материалы
      • Энергоэффективность и энергосбережение
      • Природные ресурсы, экология и строительство
      • Ядерная энергетика
      • Новости, обзоры, события
      • Исследования
  • Указатель терминов
  • Облако тегов
  • О портале
    • О портале

      • Контакты
      • Разместить статью
Фото: Исследователи NREL (слева направо) - Аарон Птак, Wondwosen Metaferia, Дэвид Гилинг и Кевин Шульт разрабатывают содержащие алюминий материалы для солнечных ячеек, содержащих элементы III-V группы периодической таблицы с использованием D-HVPE. Принадлежит: Dennis Schroeder, NREL
Фото: Исследователи NREL (слева направо) - Аарон Птак, Wondwosen Metaferia, Дэвид Гилинг и Кевин Шульт разрабатывают содержащие алюминий материалы для солнечных ячеек, содержащих элементы III-V группы периодической таблицы с использованием D-HVPE. Принадлежит: Dennis Schroeder, NREL

Невозможный материал для солнечных батарей стал возможным

Оборудование и материалы

Опубликовано: 20.12.2019

Обновлено: 30.05.2020

 1078

Эти солнечные элементы, обычно применяются в космической промышленности. Эти типы ячеек отличаются высокой эффективностью, но они слишком дороги для наземного использования

Ученые из Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) достигли технологического прорыва в создании солнечных элементов, производство которых ранее считалось невозможным. Они успешно интегрировали источник алюминия в свой гидридный парофазный эпитаксиальный реактор, а затем с помощью новой технологии продемонстрировали рост полупроводников фосфида алюминия-индия (AlInP) и фосфида алюминия-галлия-индия (AlGaInP).

Гидридная парофазная эпитаксия (HVPE) - это метод эпитаксиального роста, который может снизить затраты на осаждение элементов III-V группы периодической таблицы Менделеева для последующего использования в фотоэлектрических и других оптоэлектронных устройствах.

«Существует достаточное количество литературы, в которой говорится, что люди никогда не смогут выращивать эти соединения с помощью паровой фазовой эпитаксии гидрида». «Это одна из причин, по которой многие представители III-V индустрии перешли на метаорганическую парофазную эпитаксию (MOVPE), которая является доминирующей технологией осаждения элементов III-V группы».

Соответствующая статья появилась в журнале ACS Applied Energy Materials.

Солнечные элементы, в которых используются элементы III-V группы, обычно применяются в космической промышленности. Эти типы ячеек отличаются высокой эффективностью, но они слишком дороги для наземного использования, поэтому исследователи разрабатывают методы для снижения производственных затрат.

Метод, впервые примененный в NREL, основан на новой методике роста, называемой динамической паровой фазовой эпитаксией гидрида, или D-HVPE. Традиционное HVPE, которое на протяжении десятилетий считалось наилучшей техникой для производства светодиодов и фотоприемников для телекоммуникационной отрасли, в 1980-х годах потеряло популярность с появлением MOVPE.

Оба процесса включают в себя осаждение химических паров на подложку, но преимущество сохранялось за MOVPE из-за его способности формировать резкие, высококачественные гетеробарьеры, которые жизненно важны для работы оптоэлектронных устройств, таких как фотоэлектрические, транзисторные и светоизлучающие диоды.

Что изменилось с появлением D-HVPE

В более ранней версии HVPE использовалась одна камера, в которой один химикат осаждали на подложку, которую затем удаляли. Далее химию роста меняли на другую, а субстрат возвращали в камеру для следующего химического использования.

D-HVPE использует многокамерный реактор. Подложка перемещается назад и вперед между камерами, что значительно сокращает время изготовления солнечного элемента. D-HVPE может за одну минуту произвести солнечную батарею с одним переходом, на изготовление которой с помощью MOVPE потребуется час или два.

Несмотря на эти достижения, MOVPE все еще имеет одно преимущество - способность наносить содержащие алюминий материалы, обеспечивающие максимальную эффективность солнечных элементов. HVPE долго боролось с трудностями, связанными с химической природой обычного содержащего алюминий предшественника, монохлорида алюминия.

Для осуществления плана ввести алюминий в D-HVPE исследователи сосредоточили свои усилия на проверке техники роста полупроводников. Было решено продвигать технологию поэтапно. «Была подтверждена возможность выращивать высококачественные материалы и более сложные устройства. Следующим шагом для развития технологии должен был стать алюминий».

Ученые использовали генератор, в котором при температуре 400 °С из твердого алюминия и газообразного хлористого водорода был получен трихлорид алюминия. Трихлорид алюминия намного более стабилен в среде реактора HVPE, чем монохлоридная форма.

Другие компоненты, хлорид галлия и хлорид индия, испарялись при 800 °С. Три элемента были объединены и нанесены на подложку при температуре 650 °С.

Теперь, когда алюминий был добавлен в смесь D-HVPE, ученые заявили, что они смогут достичь паритета с MOVPE в изготовлении солнечных элементов. «Процесс HVPE - более дешевый процесс». «Теперь у него есть возможность стать таким же эффективным и более дешевыми».

 

Источник: NREL

0.00%
0 0
 Теги:

Публикации на похожую тему:

Фото: Прототип перовскитного солнечного элемента | (Boshu Zhang, Wong Choon Lim Glenn & Mingzhen Liu)

Фотосинтез в солнечных элементах следующего поколения

Обновлено: 04.05.2020
 1073
Алюминиевый или биметаллический радиатор отопления

Алюминиевый или биметаллический радиатор отопления

Обновлено: 08.09.2019
 1055
Балансировочные вентили для гидравлических систем

Балансировочные вентили для гидравлических систем

Обновлено: 04.01.2020
 820

Комментарии ()

    Написать комментарий

    Недавние публикации

    Звуковые эффекты в зданиях напрямую зависят от материалов, из которых сделаны потолки, стены, двери и другие ограждающие конструкции. Фото: Rockfon

    Звукопоглощение, звукоизоляция и фоновый шум в зданиях

    Обновлено: 26.07.2022  636
    Тепло выделяется из оксида марганца, когда молекулы воды поглощаются слоистой структурой. Ⓒ Norihiko L. Okamoto

    Вода усиливает способность материала поглощать и отдавать тепло

    Обновлено: 21.04.2022  640
    Струи пламени нагревают теплообменник в печи с принудительной подачей разогретого воздуха в систему отопления. Service Champions

    Отопительные печи с принудительной подачей воздуха в помещение

    Обновлено: 07.05.2022  606

    Популярные категории

    • Системы отопления и охлаждения55
    • Исследования40
    • Ядерная энергетика6
    • Водоснабжение и водоотведение23
    • Энергоэффективность и энергосбережение44

    Разместить статью

    Портал TEPLOKARTA.RU доступен в Google Play

    Ссылки:

    • Контакты
    • Разместить статью
    • Конфиденциальность
    VK Telegram

    © 2023 Россия. Копировать без ссылки запрещено.  TEPLOKARTA.RU

    Отправить сообщение об ошибке?

    Ошибка:
    Выделите опечатку и нажмите Ctrl + Enter, чтобы отправить сообщение об ошибке.