Старший научный сотрудник радиофизического факультета, кандидат физ-мат. наук Дмитрий Горн работает над повышением эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую. Он создает фотопреобразователь на основе материала CdHgTe (кадмий–ртуть–теллур), что позволит повысить КПД и снизить стоимость солнечных батарей.
Работа выполняется под руководством заведующего кафедрой квантовой электроники и фотоники РФФ ТГУ, профессора Александра Войцеховского и поддержана стипендией президента РФ.
– Основным компонентом солнечных батарей является солнечный элемент (фотопреобразователь). Классический солнечный элемент трансформирует излучение преимущественно видимого диапазонав электрический ток. Качество элемента оценивается коэффициентом полезного действия (КПД), он показывает, какая доля энергии излучения Солнца, попавшей на элемент, преобразовалась в электрическую. Достигнутые значения КПД (порядка 45%) далеки от теоретических пределов (порядка 60%). Это заставляет увеличивать площадь батарей и делает целесообразным их применение в регионах с интенсивным солнечным излучением, – отмечает Дмитрий Горн.
Сейчас для создания фотопреобразователей используется преимущественно кремний. Однако он в основном преобразует излучения видимого диапазона (0,3–0,7 мкм), и эффективность фотопреобразования резко падает, когда длина волны излучения достигает 1,0 мкм, а на длинах более 1,2 мкм практически обращается в ноль.
Дмитрий Горн предложил расширить спектральный диапазон прибора в инфракрасную область, используя новый тип структур на основе материала CdHgTe – барьерные структуры. Этот материал чувствителен в инфракрасном диапазоне и может перестраивать спектральную область за счет изменения состава полупроводникового соединения. Кроме того, использование барьерных структур позволит сделать производство солнечных элементов более дешевым. Структуры из CdHgTe изготавливаются по отечественной технологии в Институте физики полупроводников СО РАН (Новосибирск).
– Использование этого материала позволит приблизить характеристики солнечных элементов к теоретическим, значительно повысить КПД фотопреобразователя, снизив стоимость солнечных батарей. Расширится и область их эффективного применения, например, распространится на регионы, где ранее преобразование солнечной энергии в электрическую было нецелесообразно из-за низкой интенсивности солнечного излучения, – подчеркивает Дмитрий Горн.
Добавим, что исследования Дмитрия Горна поддержаны стипендией президента РФ уже в третий раз.