Кремниевые нанопровода позволят уменьшить размеры микрочипов

Специалисты из института Макса Планка разработали технологию получения монокристаллических кремниевых нанопроводов, с помощью которых можно добиться дальнейшего уменьшения размеров микрочипов. Ученым впервые удалось вырастить кремниевые нанопровода на частицах алюминия. Такие нанопровода могут применяться для изготовления чипов, в отличие от нанопроводов, созданных на золотых частицах, посокльку присутствие золота значительно ухудшает качество микроэлектронных приборов. Алюминий, напротив, не оказывает вредного воздействия на свойства чипов и часто используется при изготовлении полупроводниковых приборов. Кроме того, использование алюминия в качестве катализатора позволяет создавать нанопровода при относительно низких температурах - около 450оС. Чтобы раскрошить алюминий на мелкие частицы, необходимые для формирования таких тонких структур, ученые нагревали тонкую пленку на кремниевой подложке, в результате чего пленка разрывалась на мелкие кусочки. Затем они проводили известную процедуру – распыляли на поверхности газообразный силан (соединение кремния с водородом), где он превращался в кремний, взаимодействуя с частицами катализатора. Частицы кремния поглощались алюминием, и когда этот процесс достигал насыщения, происходила кристаллизация кремния. В результате образовывались монокристаллические кремниевые нанопровода диаметром примерно 40 нанометров. По словам участника исследования д-ра Стефана Сенза (Stephan Senz), нанопровода представляют не только практический, но и фундаментальный интерес, т.к. в масштабах, сравнимых с размерами нанопроводов, уже могут проявляться квантовые эффекты.

Созданы солнечные батареи с низкой стоимостью за каждый ватт

технологического института (MIT) нашёл способ повысить производительность недорогих солнечных батарей без заметного их удорожания.

Разработка Закса относится к солнечным батареям на основе поликристаллического кремния. Как известно, такие фотоэлектрические преобразователи заметно дешевле устройств на базе монокристаллического кремния, но при этом — уступают им в КПД. Однако, дешевизна материалов — один из важных факторов снижения стоимости одного "солнечного" ватта, потому многие университеты, лаборатории и компании работают над разными вариантами поликристаллических кремниевых панелей.

И это, к слову, не считая всякой экзотики, вроде рекордных батарей на основе органики, батарей, выполненных в виде мириад наноантенн или, к примеру, "салатных" солнечных преобразователей.

В своей лаборатории Эмануэль построил небольшие (2 х 2 сантиметра) солнечные батареи из поликристаллического кремния, которые показали КПД в 19,5%. Это едва не на треть лучше, чем у обычных преобразователей, построенных на основе того же материала. И это находится примерно на уровне массовых панелей из монокристаллического кремния при всё ещё меньшей стоимости.

Для достижения такого эффекта учёный применил три новации.

Первая: Закс и сотрудники его лаборатории нашли способ создания текстуры на поверхности солнечной батареи, за счёт которой увеличилось количество поглощаемого света (ранее для данного материала реализовать эту идею было трудно) — вошедшие в толщу кремниевого кристалла лучи, отразившись от задней стенки панели, не могут выбраться обратно из-за малого угла внутреннего отражения. Кстати, мысли о пользе грубой "фактуры" курсируют среди разработчиков фотопреобразователей давно и доходят порой до крайностей — помните экспериментальный "наноманхэттен"?

Вторая: серебряные проводки, собирающие ток с панели, авторам проекта удалось сделать впятеро тоньше, чем обычно (без потери в проводимости), что снизило количество света, блокируемого этими нитями. Да ещё и на поверхности панели такие проводки удалось разместить куда чаще обычного, что улучшило "сбор урожая".

Третья: новые широкие (сравнительно, конечно) проводящие дорожки, собирающие ток уже от тех самых сверхтонких проводков. Учёный превратил такие проводники в фасеточные зеркала, отражающие свет на кремниевые преобразователи, вместо того, чтобы затенять их.

Грани новых проводников при сильном увеличении (фото 1366 Technologies). Коммерциализацией данной технологии займётся компания 1366 Technologies, одним из учредителей которой является Закс.

Он утверждает, что при массовом производстве солнечные батареи такой конструкции будут стоить $1,65 за ватт, а позже можно будет провести ряд усовершенствований, чтобы понизить эту цену до $1,3 за ватт.

Нынешние массовые солнечные панели стоят примерно $2,1 за ватт.

Для продвижения новинки на рынок есть все основания: ныне 1366 Technologies объявила, что получила финансирование в размере $12,4 миллиона для развития проекта.