Европейский прорыв в создании термофотоэлектрических элементов

Независимый исследовательский центр IMEC, штаб-квартира которого расположена в Бельгии, сообщил о серьезном успехе в разработке германиевых термофотоэлектрических элементов.

Как стало известно, ученые смогли создать экономичный вариант элементов на основе германия (Ge). Рекордные значения фотоэдс, эффективности преобразования (AM1.5) и спектральной чувствительности были достигнуты за счет улучшенной пассивации поверхности и применения новой технологии внедрения контактов.

Термофотоэлектрические элементы, преобразующие излучение источников тепла, температура которых меньше температуры солнца, требуют материалов с меньшей шириной запрещенной энергетической зоны, чем у кремния, обычно используемого для солнечных батарей. По этому критерию в качестве материала для элементов подходит германий. Однако проблема, связанная с пассивацией поверхности ячейки, затрудняла дальнейшие разработки.

Тем не менее, значительно меньшая стоимость германия по сравнению с другими материалами, имеющими подходящую ширину запрещенной энергетической зоны, вдохновила исследователей IMEC на работу в этом направлении в сотрудничестве с Umicore, ведущим производителем германиевых пластин.

Эмиттер ячеек был сформирован при помощи диффузии (загонкой примеси оксида), а пассивация выполнена вакуум-плазменным осаждением тонкого слоя a-Si:H. Перед осаждением, поверхность германия была подвергнута внешней и внутренней очистке. Контакты были сформированы диффузией металла через слой a-Si:H, что позволило точно контролировать процесс и избежать возникновения вредного эффекта шунтирования.

В результате, созданные учеными IMEC элементы продемонстрировали фотоэдс на уровне 270 мВ, эффективность AM1.5 около 8% и диапазон спектральной чувствительности 400-1700 нм. Эти значения существенно превосходят достигнутые ранее при равных условиях освещения.

Инф. iXBT