В публикации в журнале Nature исследователи поясняют, что метод может быть использован для создания нового поколения многих устройств, в том числе и коммерчески выгодного производства солнечных батарей с высоким уровнем эффективности.
Арсенид галлия – это полупроводниковое соединение галлия и мышьяка, третье по масштабам использования в полупроводниковой промышленности, после германия и кремния. Несмотря на то, что арсенид галлия обладает рядом преимуществ по сравнению с кремнием, до сих пор он применяется весьма ограниченно в ряде специальных устройств, где без него просто невозможно обойтись. Так, из этого соединения изготавливают солнечные элементы Международной космической станции (МКС), которые в два раза эффективнее лучших кремниевых аналогов и способны на длительную работу в условиях ионизирующего излучения в космосе.
По сути главным ограничением массового использования арсенида галлия является его стоимость, определяемая во многом существующими технологиями обработки. Авторы публикации, группа ученых под руководством Джона Роджерса (John Rogers) из Иллинойского университета в Урбане-Шампейн, США, разработали технологию, позволяющую обойти наиболее дорогостоящую стадию изготовления арсенида галлия.
Обычно этот полупроводник выпускается в виде толстых пластин, которые нарезаются на фрагменты в соответствии с дальнейшими производственными нуждами, тогда как для применения в солнечных батареях достаточно очень тонкого полупроводника. В связи с чем большая часть материала, образующего толстые полупроводниковые пластины, не работает.
Учёные же упростили технологию изготовления тонких пластин. Согласно методике Роджерса, арсенид галлия можно изготавливать в виде тонких пленок, наращиваемых на поверхности арсенида алюминия, после чего, с помощью тонких химических манипуляций и обычного силиконового канцелярского штемпеля, полупроводник можно отделить от этой подложки.
В своей работе ученые показали, что таким образом легко получать тонкие пластины арсенида галлия размером 0,5х0,5 миллиметра, которые легко переносятся на другие поверхности – стекло или полимеры, где с помощью уже освоенных химических технологий можно замкнуть их в электрические цепи.
Авторы исследования продемонстрировали применимость подобных пластин арсенида галлия для изготовления солнечных батарей. Для того, чтобы эта технология стала коммерчески оправданной, ученым предстоит научиться получать пластины больших размеров. Исследователи, уже основавшие свою инновационную компанию, надеются добиться разработки солнечных батарей, стоимость которых позволит «снимать» с них 1 Ватт мощности при коммерчески оправданных затратах в 1 доллар США.
"Мы думаем, что у нас получится, однако сказать наверняка можно будет только после того, как мы действительно возьмем и сделаем это", – заявил Роджерс в интервью Nature News.
"