Нанотехнологии улучшили эффективность преобразования солнечной энергии в тепловую

Интенсивный интерес к использованию возобновляемых источников энергии обусловил поиск материалов, способных более эффективно преобразовывать тепло в электричество. Объединенный коллектив специалистов MIT и Бостонского колледжа сообщил в Nano Letters о том, что модифицирование структуры обычного полупроводника SiGe с помощью нанотехнологий позволило им улучшить его термоэлектрические характеристики на 30-40%.

Этот полупроводник используется в высокотемпературных приложениях, в частности, в радиоизотопных термоэлектрических генераторах для межпланетных аппаратов NASA. Более широкому применению SiGe препятствовали малая эффективность преобразования и высокая стоимость германия.

Процесс модификации, известный под названием трехмерное модуляционное легирование (3D modulation-doping), был заимствован учеными из индустрии тонкопленочных полупроводников. Его применение позволило добиться снижения термопроводности, что в сочетании с ростом электрической проводимости более чем на 50% обусловило высокое значение коэффициента добротности — около 1,3 при 900 °С.

По достигнутой эффективности новый материал соперничает с наиболее перспективными сплавами SiGe n-типа, но при этом он требует на 30% меньше германия, что значительно снижает себестоимость производства.

Работа финансировалась Центром полупроводниковых преобразованийсолнечной энергии в тепловую (Solid State Solar Thermal Energy Conversion Center, 3STEC).