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).
Teadusartikkel “GaAs photovoltaics and optoelectronics using releasable multilayer epitaxial assemblies”
“Pildil galliumarseniidi päikesepatarei mõõtmetega 10×10 ruutmillimeetrit …”
Saaks aru kui on “10 ruutmillimeetrit” või “ruut suurusega 10 * 10 millimeetrit”.
Tõsi ta on. Parandan ära.