2008-12-08 12:12:00

Американские ученые предложили метод получения гибких элементов для солнечных батарей

Калифорнийские ученые института химии и химической инженерии и института прикладной физики создали совместный труд, в котором описали возможность совмещения высокой эффективности и гибкости солнечных элементов путем стабилизации кремниевых нитей в полимерной матрице.

До настоящего времени на основе гибких субстратов, таких как нержавеющая сталь и полимерные пленки, удавалось получить солнечные элементы лишь из аморфных или поликристаллических полупроводниковых материалов, что существенно снижало эффективность таких устройств по сравнению с использованием монокристаллов Si и GaAs.

В работе под названием «Flexible Polymer-Embedded Si Wire Arrays» исследователи описали процесс получения вертикально ориентированных кремниевых нитей диаметром 1,5 – 2 мкм и длиной около 100 мкм. Массивы Si нитей были выращены по механизму «пар-жидкость-кристалл» на ориентированной подложке Si(111). В качестве прекурсора использовался SiCl4, синтез проводили при 1000˚С в атмосфере водорода, а в качестве гибкой матрицы в эксперименте был использован полидиметилсилоксан. В ходе синтеза разбавленный раствор полимера наносили на кремниевую подложку, а затем выпаривали его и отжигали. Полимерную пленку механически отделяли от кремниевой основы с помощью бритвенного лезвия.

Полученные образцы, по заявлению ученых, демонстрируют высокое светопоглощение, при этом нити в плоскости пленки высоко упорядочены. Они образуют плоскую кубическую упаковку с периодом порядка 7 мкм. Полученный материал демонстрирует хорошую проводимость вдоль направления роста нитей и большое сопротивление в перпендикулярном направлении. Толщина полимерной пленки составляет менее 50% процентов от длины Si нитей, оставляя их концы доступными для нанесения электрического контакта. Подобная морфология материала открывает большие перспективы для производства на его основе различных оптоэлектронных устройств.