Поделиться
Дефицит энергии - одна из главных проблем освоения дальнего космоса. Основной источник - солнечные батареи из кремния, в которых кванты света выбивают электроны, создавая электрический ток. Но у них низкий КПД, чуть выше 10 процентов. Дело в том, что в них "работают" только фотоны с определенной энергией, а большая часть спектра Солнца теряется впустую. Поэтому батареи делают многослойными для улавливания фотонов разных энергий и повышения КПД. Но такие устройства очень дороги. Ученые Института физики полупроводников СО РАН совместно с коллегами с завода "Экран ФЭП" предложили новый тип фотоэлемента. Его КПД может достигать 50 процентов и даже выше.
- В каком-то смысле, мы возвратились к хорошо забытому старому, ведь до начала эры полупроводников вся электроника работала на вакуумных радиолампах, - говорит доктор физико-математических наук Олег Терещенко. - В традиционном фотоэлементе анод и катод соприкасаются, и значительная часть энергии тратится на нагревание устройства. В нашем элементе электроды не соприкасаются, и тепловых потерь практически нет. Кроме того, такой вариант позволяет конструировать электроды независимо друг от друга, подняв за счет этого эффективность каждого. Например, катод мы сделали из арсенида галлия, покрыв его слоем оксида цезия толщиной в один атом. Чтобы выбить из него электрон, требуется минимум энергии. А значит, у нас будет работать весь спектр света, вырастет КПД.
Ученые намерены оптимизировать и анод, что также повысит его эффективность. По словам Терещенко, в космосе глубокий вакуум обходится совершенно бесплатно. Кстати, и изготавливать такие фотоэлементы можно, например, на лунной базе. Отметим, что в институте занимаются проектом по производству полупроводников на МКС, где для этого идеальные условия. Здесь "работают" огромный вакуумный насос и естественное охлаждение.