Изготовление эффективных солнечных элементов упростит двумерный нитрид бора
Базирующаяся во Франции исследовательская группа применила гексагональный нитрид бора (h-BN) в качестве разделяющего слоя при выращивании индий галлий нитридных (InGaN) солнечных батарей. Такой приём облегчает их подъём с сапфировой подложки и последующее размещение на стеклянной основе.
Комбинирование InGaN с солнечными батареями из кремния или арсенида галлия позволяет использовать более широкую часть видимого солнечного спектра и открывает теоретические перспективы повышения эффективности подобных тандемных устройств вплоть до 30 процентов.
Описанная в недавнем выпуске журнала ACS Photonics техника станет уже третьим приложением метода подъёма с помощью гексагонального нитрида бора, разработанным сводным коллективом Технологического института штата Джорджия (Georgia Tech), Французского национального центра научных исследовений (CNRS) и Института Лафайетта в Меце (Франция). Два первых приложения относились к изготовлению сенсоров и светодиодов.
Авторы сообщают, что эта техника не влияет на качество материала, выращиваемого на h-BN, и подъем слоя полупроводника осуществляется без нарушения его целостности. Покрытие из 2D нитрида бора, выращенное на двухдюймовой сапфировой заготовке при температуре 1300 °C, имеет толщину всего несколько нанометров. Получаемые на нём кристаллические структуры имеют сильные планарные, но слабые вертикальные связи.
«Эта демонстрация переноса солнечных элементов на основе InGaN на чужеродные подложки, наряду с повышением производительности представляет значительный прогресс на пути к легким, недорогим и высокоэффективным фотоэлектронным приложениям», — написано в статье.
В экспериментах подъём с подложки выполнялся вручную, но авторы полагают, что этот процесс может быть автоматизирован для снижения себестоимости гибридных солнечных элементов и организации их производства в массовых масштабах. Кроме того, в дальнейшем они надеются увеличить содержание индия в выращиваемом материале для улучшения светопоглощения и увеличить число квантовых ям с пяти до 40 или 50.