• Arhiiv
    • Eesti füüsikapäevad ja füüsikaõpetajate päevad
      • 2017.a. füüsikapäevad
      • 2016.a. füüsikapäevad
      • 2015. a. füüsikapäevad
      • 2003.a. füüsikaõpetajate päev
    • EFS Täppisteaduste Suve- ja Sügiskoolid
      • 2017.a. sügiskool
      • 2016.a. sügiskool
      • 2015.a. sügiskool
      • 2014.a. sügiskool
      • 2013.a. suvekool
      • 2013.a. sügiskool
      • 2012.a. suvekool
      • 2012.a. sügiskool
      • 2011. a. suvekool
      • 2010. a. suvekool
      • 2010.a. sügiskool
      • 2009.a. sügiskool
      • 2008.a. suvekool
      • 2008.a. sügiskool
      • 2007. a. suvekool
      • 2007.a. sügiskool
      • 2006.a. suvekool
      • 2005.a. suvekool
      • 2005.a. sügiskool
      • 2004.a. suvekool
      • 2004.a. sügiskool
    • Füüsika õpetajate sügisseminarid Voorel
      • Voore 2017
      • Voore 2015
      • Voore 2011
      • Voore 2009
    • EFS aastaraamatud
    • Teaduslaagrid
    • Akadeemiline füüsikaolümpiaad
    • Tähe perepäevad TÄPE

FYYSIKA.EE

Elu, loodus, teadus ja tehnoloogia

  • Eestist endast
    • Arvamus
    • Teated
    • Persoon
    • Eesti füüsikaolümpiaadid
  • Teadusuudised
    • Eesti teadusuudised
      • Tartu Ülikool
      • KBFI
      • Tallinna Tehnikaülikool
      • Tõravere Observatoorium
    • FYYSIKA.EE hoiab silma peal – Teemad
    • Referaadinurgake
    • Päevapilt
  • Eesti Füüsika Selts
    • Teadusbuss
    • Füüsika, keemia ja bioloogia õpikojad
    • Füüsika e-õpikud
    • Eesti Füüsika Seltsi põhikiri
  • Füüsikaõpetajate osakond
    • Füüsikaõpetajate võrgustik
  • Füüsikaüliõpilaste Selts
  • Kontakt

Uus meetod galliumarseniidist päikeseelementide valmistamiseks

21.05.2010 by Stiina Kristal 2 Comments

Uue, valgustundlike pooljuhtide valmistamiseks kasutatava ,,ülekande-printimise” meetodi abil oleks võimalik valmistada ka päikesepatareisid, pimedas nägemise kaameraid ning suurt hulka muid seadmeid ja seda kõike palju efektiivsemalt kui varem. Selline muutus võiks olla läbimurdeks päikeseenergia tööstuses.

Teadlased Illinoisi Ülikoolist töötasid välja uue ning odavama meetodi mikrokiipide valmistamiseks galliumarseniidist(GaAs), valgustundlik sulamist valmistatud pooljuht. Galliumarseniid on päikesevalguse muutmisel valguseks ränist ligikaudu kaks korda efektiivsem. Teoreetiliselt ulatub tema muundamisefektiivsus 40%-ni, mistõttu on teda kasutatud näiteks päikeseelementides kosmosesüstikutel.

Pildil galliumarseniidi päikesepatarei mõõtmetega 10 ruutmillimeetrit prinditult klaassubstraadile. Pilt: Nature, DOI:doi:10.1038/nature09054

Galliumarseniidi kasutamisel on suurimaks probleemiks selle hind ning fakt, et plaadikeste kasvatamiseks on vaja kindlaid eritingimusi. Kasutamiseks plaadikesed ‘viilutatakse’, kuid ainult pindmised osad kasutatakse ära, ülejäänu läheb põhimõtteliselt raisku. Nüüd on aga teadlased eesotsas materjaliteadlase John Rogersiga töötanud välja uue alternatiivse ning potentsiaalselt tulusama meetodi, mis hõlmab mitmete galliumarseniidi kihtide korraga kasvatamise alumiiniumarseniidi abil.

Kui üks kogus kihte on valmis, söövitavad teadlased keemiliselt alumiiniumarseniidi kihid ära, kasutades selleks vesinikfluoriidhapet, misjärel jäävad alles vaid galliumarseniidi kiled. Need kooritakse maha ning vajutatakse ränipõhise pehme kummist templiga teisele substraadile, näiteks klaasile, ränile või plastikule. Selle meetodi väljatöötamise ning täiustamisega on Rogersi töörühm töötanud juba pea kümme aastat.

Pildil on painduv kile galliumarseniid päikesepatareidega. Galliumarseniid ning muud sulamitepõhised pooljuhid on efektiivsemad kui tavaliselt kasutatav räni. Pilt: John Rogers

Nad on teada saanud, et vajutades templi kihtide kogumikule, siis selle kiirel eemaldamisel jääb külge vaid pealmine kiht. Seejärel tembeldatakse galliumarseniid substraadile ning eemaldatakse õrnalt tempel. Seejärel on võimalik valmistada substraadil olevaid seadmeid nagu fotoelemendid, pooljuht väljatransistoreid ning loogikalülitusi , samuti infrapunasageduste läheduses töötavaid pilditehnikaseadmeid. Protsessi tulemuseks on suur kogus kõrgekvaliteedilisi galliumarseniidi kilesid, mis jätab esialgse materjaliplaadi taaskasutuseks uute kilede kasvatamise jaoks.

Oma meetodi abil, mida kirjeldatakse ajakirjas Nature, valmistasid teadlased edukalt suure hulga pisikesi, ligi 500 mikromeetrise läbimõõduga päikeseelemente. Samuti valmistasid nad komponente mobiiltelefonidele ning infrapuna pilditehnikaseadmete jaoks.

Hunnik galliumarseniidist päikeseelemente toodetakse mitmekihilistena, misjärel kooritakse kihid üksteise järel maha. Pilt: John Rogers

Rogersi sõnul on galliumarseniidil tulevikus suur potentsiaal ning järgmisena kavatseb töörühm välja töötada kaubanduslikult elujõulisi päikeselemente, mis suudaksid toota elektrit hinnaga $1 vatti kohta(~12,5kr vatt).

Allikas

Teadusartikkel “GaAs photovoltaics and optoelectronics using releasable multilayer epitaxial assemblies”

Filed Under: Rakenduslik teadus, Teadusuudised Tagged With: Tulevikuenergia

Comments

  1. Küsimus says

    28.05.2010 at 2:52 pm

    “Pildil galliumarseniidi päikesepatarei mõõtmetega 10×10 ruutmillimeetrit …”

    Saaks aru kui on “10 ruutmillimeetrit” või “ruut suurusega 10 * 10 millimeetrit”.

  2. Stiina Kristal says

    28.05.2010 at 9:03 pm

    Tõsi ta on. Parandan ära.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Copyright © 2025 · Eesti Füüsika Selts · Log in