Neue Entwicklung der LETI-Forscher

Neue Entwicklung der LETI-Forscher

Innovative Technologie zur Herstellung von Material für die Photovoltaik wird die Effektivität von Solarzellen verbessern.

20

Solarenergie als eine der Arten alternativer Energiequellen ist ein vielversprechendes Gebiet der Wissenschaft. Die vorhandenen hocheffizienten Mehrfachsolarzellen haben bereits ihre theoretische Effizienzgrenze erreicht. Daher zielen alle Bemühungen der weltweiten wissenschaftlichen Gemeinschaft heute darauf ab, effizientere und kostengünstigere Ansätze für ihre Herstellung zu finden und umzusetzen.

Eine der Richtungen der Photovoltaik ist die Bildung von gitterfehlangepassten A3B5-Solarzellen auf Siliziumsubstraten. Dieser Ansatz hat jedoch einen wesentlichen Nachteil: eine erhebliche Versetzungsdichte in Geräten aufgrund der Nichtübereinstimmung der Gitterkonstanten führt zu einer geringen Qualität der Schichten von A3B5-Verbindungen und deren starkem Abbau, was ihre Verwendung für die photoelektrische Umwandlung von Sonnenenergie einschränkt.

Eine Lösung für dieses Problem wurde vom Professor des Lehrstuhls für Photonik der St. Petersburger Elektrotechnischen Universität "LETI" Alexander S. Gudowskich vorgeschlagen. Die Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift Physica Status Solidi (a) – applications and materials science veröffentlicht.

Der vom LETI-Wissenschaftler vorgeschlagene Ansatz basiert auf der Verwendung von Siliziumsubstraten, die mittels der Kombination der Atomlagenabscheidung-Technologie im Anfangsstadium des Wachstums und der Methode der Dampfphasenepitaxie aus metallorganischen Verbindungen (MOC-Hybrid-Epitaxie) gebildet werden.

Bestehende Verfahren zur Erzeugung von Fotozellen setzen ein Tempern eines Siliziumsubstrats bei hoher Temperatur (900-1000 °C) im Anfangsstadium des Wachstums voraus, um Oxid zu entfernen und die Oberfläche zu rekonstruieren, was weiter zu einer Verringerung der Lebensdauer des Substrats führt. 

Die neue Technologie geht von einer Abnahme der Temperatur des epitaktischen GaP-Wachstums auf Si-Substraten auf 600 bis 750 °C sowie von der Bildung von GaP/Si-Strukturen mit einer GaP-Keimbildungsschicht durch plasmachemische Atomschichtabscheidung bei einer Temperatur von 380 °C aus.

Die hohe Effektivität und die optimalen Kosten der neuen Technologie eröffnen breite Anwendungsmöglichkeiten: von Solarzellen, die auf der Erdoberfläche installiert sind, bis hin zur Stromversorgung für Raumfahrzeuge.