Эффективный, безопасный и экономичный способ получения теллурида кадмия (CdTe), разработанный коллективом Вашингтонского университета (WSU), предоставляет индустрии солнечной энергетики шанс стать более конкурентоспособной.
Исследователи продемонстрировали неслыханную производительность их метода: за один день в печи в условиях высокого давления они выращивали более килограмма высокочистого кристаллического теллурида кадмия, получая выигрыш в себестоимости до 45% в сравнении со стандартными промышленными технологиями. Новый метод хорошо масштабируется и в конечном итоге может сделать солнечную энергию дешевле природного газа.
CdTe это относительно новый конкурент кремния в области солнечной энергетики. При сравнимой эффективности преобразования и лучшей цене, фотоэлементы на базе теллурида кадмия больше приспособлены к работе в жаркой среде с высокой влажностью. Несмотря на преимущества, их доля на рынке сегодня составляет менее 10%, виной чему сложное, негибкое и малопродуктивное производство. Кристаллы CdTe обычно получают, нагревая исходные материалы в запаянной стеклянной трубке — процедура долгая и взрывоопасная, а также расточительная (стеклянные трубки используются одноразово).
В новой технике используется прочный графитовый тигель. Его помещают в печь Бриджмена высокого давления. Пребывание материала в такой среде устраняет риск взрыва и облегчает внесение легирующих добавок, улучшающих свойства получаемого монокристалла.
В 2006 году благодаря добавке фосфора, команде WSU с коллегами из Университета Теннесси и Национальной Лаборатории Возобновляемой Энергии (NREL) преодолели барьер в 1 вольт, то, чего безуспешно пытались добиться во всем мире на протяжении шести десятилетий.
В новой работе, также выполнявшийся при участии NREL, и с Nious Technologies в качестве производственного партнёра, для легирования использовался мышьяк. Высокое давление (порядка 80 атмосфер) препятствовало утечке летучей добавки из кристалла и из напыляемой тонкой плёнки, что позволило избежать повторного легирования теллурида кадмия и связанных с этим проблем неравномерного распределения примеси.
Напомним, что утилизация отработавших свое солнечных панелей — всевозрастающая проблема для стран, задавшихся целью перейти на электроэнергию из возобновляемого источника — солнечного света. Пришедшие в негодность фотоэлектрические панели создают новую проблему — потенциально опасные отходы, которые должны быть утилизированы надлежащим образом.
Читайте по теме. Прозрачный защитный материал защитит солнечные батареи
