Производство солнечных батарей в микроволновке

Металлурги из Университета штата Юта (University of Utah) использовали старую микроволновку для производства нанокристаллического полупроводника, а также дешевые, широко распространенные и менее токсичные металлы, чем те, что используются в обычных полупроводниках.  Ученые надеются, что этот метод будет применен в производстве более эффективных солнечных панелей и LED, биологических сенсорах и систем конвертации тепла в электричество.

Использование микроволн «это быстрый способ производства нанокристаллов широкого применения», говорит Michael Free, профессор металлургической инженерии. «Мы надеемся, что в следующие пять лет появятся коммерческие продукты, основанные на этой технологии, и мы продолжаем изучение возможностей ее применения и улучшения. Это интересный рынок, но мы не знаем точно, как он будет развиваться».

Ведущий автор исследования, научный сотрудник Prashant Sarswat, опубликовал статью в журнале Journal of Crystal Growth о фотоэлектрических полупроводниках, облученных микроволнами, известными под названием CZTS от слов медь (cooper), цинк (zinc), олово (tin) и сера (sulfur).

Исследование определяет оптимальное время, требуемое для производства наиболее однородных кристаллов полупроводника CZTS, равное 18 минутам и подтверждает свойства полученного материала с использованием ряда тестов, таких как рентгеновская кристаллография, атомно-силовая микроскопия и ультрафиолетовая спектроскопия. Также ученые построили маленькую фотоэлектрическую солнечную панель для подтверждения того, что материал работает и что маленькие нанокристаллы показывают эффект квантования, свойства, которое делает их универсальными для различных целей.

«Этот материал сделать нелегко», говорит Prashant Sarswat. «Есть ряд нежелательных сплавов, которые могут образоваться при неправильном производстве».

Sarswat говорит, что в сравнение с фотоэлектрическими полупроводниками, которые используют высокотоксичный кадмий и мышьяк, ингредиенты для CZTS «экологически намного чище».

Michael Free добавляет: «Материалы, которые мы использовали, стоят намного меньше и более доступны, чем их альтернативы», такие как индий и галлий.

Большие кристаллы CZTS (20нм) создают хороший фотоэлектрический материал. Sarswat заявляет, что исследование также демонстрирует, что меньшие кристаллы CZTS (менее 5нм) имеют свойство, которое называется «квантование», позволяющее материалу иметь особые оптические и электронные качества. Наличие этого свойства означает, что нанокристаллы могут быть «настроены» на излучение света, что делает их потенциальным материалом для ряда устройств, даже таких как  LED.

Источник: University of Utah.

Комментарии: