Сичікова Я.О.

Бердянський державний педагогічний університет

Перспективы использования InP для изготовления солнечных элементов

В нынешнее время практически в каждой области человеческой деятельности применяется электрическая энергия, которая расходуется для нужд промышленности, сельского хозяйства. В качестве источника электрической энергии на данный момент используются преимущественно энергия сгорания топлива, которая преобразуется в электрическую.

Проблемы данного подхода очевидны — дороговизна топлива, неэкономичность процесса. В то же время существуют альтернативные подходы — ядерная энергетика, энергия воды и ветра, солнечная энергия. Наиболее перспективным направлением с учетом экологических и экономических факторов является применение солнечной энергии, которая теоретически имеет бесконечный коэффициент EROEI, который показывает во сколько раз количество полученной энергии больше энергии затраченной в процессе получения.

Преобразование солнечной энергии в электрическую осуществляется специальными преобразователями — солнечными батареями. Солнечная батарея представляет собой полупроводниковую конструкцию, которая подвергается солнечному излучению. Попадающий на солнечный элемент свет вызывает появление фототока в объеме фотоэлемента, который может быть использоваться непосредственно для питания внешнего электрического устройства либо для зарядки аккумулятора, что дает возможность сохранить полученную энергию и донести ее до потребителя в том случае, когда внешние условия не позволяют солнечному элементу вырабатывать энергию.

Основной материал, из которых в настоящее время производят солнечные элементы — кремний различных модификаций, таких как поликристаллическая или монокристаллическая.

Поликристаллическая модификация кремния достаточно недорогая в промышленном производстве, однако имеет низкий КПД преобразования солнечной энергии в электрическую. Большинство солнечных батарей в мире выпускается именно на основе данной технологии из-за большей экономической привлекательности.

Монокристаллический кремний имеет наибольшую эффективность, однако требует особой степени очистки, что является экономически целесообразным только для определенных областей применения, где первичное значение имеет эффективность батареи, а стоимость отходит на второй план. Солнечные элементы из монокристаллического кремния применяются преимущественно в космической отрасли, как элемент питания спутников и орбитальных систем.

Ученые-исследователи по всему миру ищут возможности по улучшению КПД преобразования солнечной энергии в электрическую, при этом удастся решить многие энергетические проблемы и удовлетворить потребность определенного класса потребителей в электрической энергии. На данный момент существуют несколько направлений, которые связаны с применением различных полупроводниковых материалов и их сочетаний, которые позволяют увеличить КПД солнечного элемента, но не получившие достаточного распространения из-за дороговизны или не технологичности производства.

Предлагаемый нами подход состоит в использовании сравнительно нового полупроводника — фосфида индия, как базового элемента солнечного элемента. Использование данного материала для производства солнечных батарей является инновационным, а такие его свойства как ширина запрещенной зоны, электропроводимость и др. делают его перспективным материалом для указанной области [1, 2].

Солнечный элемент на основе фосфида индия за счет его уникальных физических свойств будет иметь больший КПД, чем у аналогичного элемента из монокристаллического кремния, а так же меньшую толщину, что позволит еще и уменьшить цену и таким образом увеличить экономическую привлекательность изделий на его основе.

Литература

1. Сычикова Я.А. Влияние дислокаций на процесс порообразования в монокристаллах n-InP (111) / Я.А. Сычикова, В.В.Кидалов, Г.А. Сукач // Физика и техника полупроводников. – 2011. – т. 45, № 1. - С. 123 – 126.

2. Сичікова Я.О. Дослідження дефектної структури фосфіду індію за ямками травлення / Я.О. Сичікова // Фізична інженерія поверхні. – 2011. – т. 10, № 1. – С. 4 – 8.