Perspectivele de dezvoltare ale nanotehnologiilor ruse în domeniul energiei solare

Esenţa metodei noi constă în depunerea filmului de siliciu, obţinut din plasmă, pe un substrat de safir. În plasmă, tetrafluorid de siliciu reacţionează cu hidrogen şi se descompune în elemente care formează siliciu şi se depun pe substrat de safir. Prin schimbarea proporţiei elementelor componente într-un amestec de gaze iniţial, a temperaturii plasmei şi a temperaturii substratului de safir pot fi ajustate parametri pentru formarea filmului nou. De obicei, siliciu se obţine prin descompunerea gazului inflamabil silan, molecula căruia se compune dintr-un atom de siliciu şi de patru atome de hidrogen. Înlocuirea lui cu tetrafluorid de siliciu face tehnologia mai sigură.

În timpul experimentelor au fost stabilite condiţiile tehnologice ale procesului de depunere, cînd este obţinut filmul cu o dimensiune medie a cristalelor de 10 nm. Noua tehnologie permite să fie modificată compoziţia izotopică a siliciului depus prin creşterea volumului izotopilor grei. Acest material are proprietăţi electrice mai bune. Primele probe masive ale siliciului îmbogăţit cu izotopi au fost obţinute acum cîţiva ani în Nijni Novgorod, cu participarea specialiştilor de la Institutul de Chimie a substanţelor pure al Academiei de Ştiinţe din Rusia, în cadrul unui program ruso-european de cercetare şi de colaborare. Acum, oamenii de ştiinţă pot produce filme subţiri din acest material.

Pînă în prezent, experimentele au avut loc într-un laborator, pentru scopurile industriale este necesar de o folosi o descărcare mai puternică pentru formarea plasmei. Cu toate acestea, putem vorbi despre posibilitatea creării unei tehnologii industriale înalte a depunerilor rapide ale straturilor de siliciu cu parametrii stabiliţi pentru microelectronică şi celule solare.

Siliciu nanocristalin este un material în care cristale de siliciu de zeci nanometri, sunt distribuite pe o matrice de siliciu amorf. La un nanonivel funcţionează legile cuantice, astfel că proprietăţile electrice şi fizice ale unei substanţe se schimbă radical. Oamenii de ştiinţă speră să folosească această caracteristică întru crearea un material mai eficient pentru celule solare.

Drept bază pentru energie fotovoltaică actuală sunt bateriile construite cu folosirea plăcilor de siliciu. Astăzi, şi centrale solare mari, construite în cadrul programelor de dezvoltare ale energiei alternative, şi cetăţenii, preocupaţi de starea mediului înconjurător şi de creşterea tarifelor la energie electrică, folosesc baterii de siliciu. Eficienţa transformării luminii în energie electrică la baterii din siliciu ajunge la 30%, la concurenţii cei mai apropiaţi - celulele solare organice - este considerat un rezultat bun eficienţa la nivel de 5-7%. Pentru a crea o noua generaţie de celule solare se consideră cea mai promiţătoare construcţia, în care stratul de siliciu nanocristalin este plasat între straturi subţiri de siliciu amorf: construcţia oferă o eficienţă înaltă a bateriei, în plus, dispare necesitatea în substraturi voluminoase de siliciu monoclistalin, consumul acestui material scump se reduce.

Anterior, compania Sharp a anunţat că, pînă în 2010, va construi o uzină pentru producerea filmelor solare subţiri din trei straturi (stratul nanocristalin între două straturi amorfe) cu o capacitate totală de 1 GW pe an. Activitatea oamenilor de ştiinţă din Nijni Novgorod, efectuată în cadrul Programului Federal de dezvoltare a complexului ştiinţifico-tehnologic din Rusia pentru perioada 2007-2012 pune bazele pentru crearea tehnologiilor similare în Rusia.

Sursa: rf-energy.ru