MOLDOVENII.MD

Perspectivele nanotehnologiilor ruse în domeniul energiei solare

Perspectivele nanotehnologiilor ruse în domeniul energiei solare

Specialiştii de la Institutul de Fizică Aplicată al AŞR din Nijnii Novgorod au dezvoltat o nouă metodă de producere a peliculelor subţiri din siliciu nanocristalin, care este un material promiţător şi eficient pentru realizarea celulelor solare de o nouă generaţie.

Esenţa metodei - în depunerea peliculei de siliciu, obţinute din plasmă, pe un substrat de safir. În plasmă, tetrafluorid de siliciu reacţionează cu hidrogen şi se descompune în componente, formând siliciu, care se depune pe substrat de safir. Schimbând raportul componentelor în amestecul iniţial de gaze, temperatura plasmei şi substratul de safir, pot fi ajustate parametrii, care fac pelicula. De obicei, siliciu este obţinut prin descompunerea gazului inflamabil silan, molecula căruia constă dintr-un atom de siliciu şi de patru de hidrogen. Înlocuitorea lui cu tetrafluorid de siliciu face tehnologia mai sigură.

În timpul experimentului au fost stabilite condiţiile tehnologice de depunere, care dau o peliculă cu o mărime de cristale medie de 10 nm. Noua tehnologie va permite să se schimbe compoziţia izotopică a siliciului depus, crescând cantitatea de izotopi grei. Acest material are proprietăţi electrice mai bune. Pentru prima dată mostre mari de siliciu isotopic îmbogăţit au fost obţinute câţiva ani în urmă în Nijnii Novgorod, cu participarea experţilor de la Institutul de chimie de substanţe de  înaltă puritate al ASR, în cadrul programului de cercetare ruso-europeană comună. Acum, oamenii de ştiinţă pot produce pelicule subţiri din acest material.

Deocamdată, experimentele au loc într-o instalaţie de laborator, în condiţii industriale va trebui să se utilizeze o  descărcare electrică mai puternică pentru formarea plasmei. Cu toate acestea, putem vorbi despre posibilitatea creării tehnologiei industriale de depunere rapidă a straturilor de siliciu cu parametrii specificaţi pentru microelectronică şi celule solare.

Siliciu nanocristalin este un material, în care cristalele de siliciu de o mărime de câteva zeci de nanometri sunt distribuite într-o matrice din siliciu amorf. La nivelul nanometric, acţionează legile cuantice, încât proprietăţile electrofizice ale unei substanţe se schimbă brusc. Oamenii de ştiinţă se aşteaptă să folosească aceste proprietăţi pentru a crea materiale mai efective pentru celule solare.

Baza celulelor fotovoltaice de azi - bateriile bazate pe plachete de siliciu. Astăzi, bateriile din siliciu sunt folosite la electrocentrale solare mari, care sunt create în cadrul programelor privind dezvoltarea energiei alternative, precum şi de cetăţenii preocupaţi de mediul înconjurător şi de creşterea tarifelor la energie. Eficienţa de transfosrmare a luminii în energie electrică la baterii din siliciu ajunge la 30%, la cei mai apropiaţi concurenţi - celule solare organice  rezultatul bun este considerat la nivel de 5-7%. Pentru a crea o nouă generaţie de celule solare cea mai promiţătoare este considerată construcţia, în care stratul de siliciu nanocristalin este încorporat între straturi subţiri de siliciu amorf: aceasta oferă o eficienţă foarte mare a bateriei, în plus, ea elimină necesitatea de substraturi masive din monocristale de siliciu, consumul acestui material scump se reduce.

Anterior, Sharp a anunţat că până în anul 2010 va construi o fabrică pentru producerea celulelor solare fotovoltaice subţiri din trei straturi (stratul nanocristalin între două straturi amorfe) cu o capacitate totală de 1 GW pe an. Lucrarea oamenilor de ştiinţă din Nijnii Novgorod, efectuată în cadrul programului federal "Cercetări şi dezvoltări privind direcţiile prioritare de dezvoltare a complexului ştiinţifico-tehnologic din Rusia pentru perioada 2007-2012", pune baze pentru crearea unei tehnologii similare în Rusia.

Sursa cu link pe nanojournal.ru