Aloi hii ya Uchawi inaweza kumaanisha Nguvu ya Jua ya bei rahisi

Watafiti wameunda aina mpya ya aloi ya semiconductor inayoweza kukamata taa iliyo karibu na infrared iliyo pembezoni mwa wigo wa taa inayoonekana.

Rahisi kutengeneza na angalau asilimia 25 chini ya gharama kubwa kuliko michanganyiko ya hapo awali, inaaminika kuwa nyenzo yenye gharama nafuu zaidi ulimwenguni inayoweza kukamata mwangaza wa infrared-na inaambatana na seminonductors ya gallium arsenide ambayo hutumiwa mara nyingi katika picha za mkusanyiko.

"Mkusanyaji wa picha za elektroniki zinaweza kuwezesha kizazi kijacho." Picha za mkusanyiko hukusanya na kuzingatia mionzi ya jua kwenye seli ndogo, zenye ufanisi wa jua zinazotengenezwa na gallium arsenide au semiconductors ya germanium. Wako kwenye njia ya kufikia viwango vya ufanisi wa zaidi ya asilimia 50, wakati seli za kawaida za gorofa-jua za seli za jua zinajitokeza katikati ya miaka ya 20.

"Silikoni ya gorofa kimsingi imeangaziwa kwa ufanisi," anasema Rachel Goldman, profesa wa sayansi ya vifaa na uhandisi, na pia fizikia katika Chuo Kikuu cha Michigan, ambaye maabara yake ilitengeneza aloi hiyo. “Gharama ya silicon haishuki na ufanisi haupandi. Picha za mkusanyiko zinaweza kutoa nguvu kwa kizazi kijacho. "

Aina za picha za concentrator zipo leo. Zinatengenezwa na aloi tatu tofauti za semiconductor zilizopangwa pamoja. Imenyunyiziwa kwenye kaki ya semiconductor katika mchakato unaoitwa epitaxy ya boriti ya Masi-kama picha ya uchoraji na vitu vya kibinafsi-kila safu ina nene chache tu. Tabaka zinakamata sehemu tofauti za wigo wa jua; mwanga ambao hupitia safu moja hukamatwa na inayofuata.

Lakini mwanga wa infrared huteleza kupitia seli hizi bila kufungiwa. Kwa miaka mingi, watafiti wamekuwa wakifanya kazi kuelekea aloi ya "safu ya nne" isiyoweza kupatikana ambayo inaweza kuwekwa ndani ya seli ili kupata nuru hii. Ni utaratibu mrefu; alloy lazima iwe ya gharama nafuu, thabiti, ya kudumu, na nyeti kwa nuru ya infrared, na muundo wa atomiki unaofanana na tabaka zingine tatu kwenye seli ya jua.

innerself subscribe mchoro

Kupata vigeuzi vyote sawa sio rahisi, na hadi sasa, watafiti wamekwama na fomula za bei ghali ambazo hutumia vitu vitano au zaidi.

Ili kupata mchanganyiko rahisi, timu ya Goldman ilibuni mbinu mpya ya kuweka tabo kwenye anuwai nyingi katika mchakato. Walijumuisha njia za upimaji ardhini pamoja na utaftaji wa X-ray uliofanywa katika chuo kikuu na uchambuzi wa boriti ya ioni uliofanywa katika Maabara ya Kitaifa ya Los Alamos na modeli ya kompyuta iliyojengwa.

Kutumia njia hii, waligundua kuwa aina tofauti kidogo ya molekuli ya arseniki ingeunganisha vyema na bismuth. Waliweza kurekebisha kiasi cha nitrojeni na bismuth kwenye mchanganyiko, na kuwawezesha kuondoa hatua ya utengenezaji ya ziada ambayo fomula za hapo awali zilihitaji. Na walipata haswa joto linalofaa ambalo lingewezesha vitu kuchanganyika vizuri na kushikamana na substrate salama.

"'Uchawi' sio neno tunalotumia mara nyingi kama wanasayansi wa vifaa," Goldman anasema. "Lakini ndivyo ilivyojisikia wakati hatimaye tulipata haki."

Mapema huja kwa visigino vya uvumbuzi mwingine kutoka kwa maabara ya Goldman ambayo inarahisisha mchakato wa "doping" uliotumiwa kurekebisha mali za umeme za tabaka za kemikali kwenye seminonductors ya gallium arsenide.

Wakati wa utumiaji wa madawa ya kulevya, wazalishaji hutumia mchanganyiko wa kemikali inayoitwa "uchafu wa wabuni" kubadilisha jinsi semiconductors hufanya umeme na kuwapa polarity nzuri na hasi sawa na elektroni za betri. Wakala wa doping kawaida hutumiwa kwa seminonductors ya gallium arsenide ni silicon upande hasi na beryllium upande mzuri.

Berylliamu ni shida-ni sumu na inagharimu mara 10 zaidi ya dawa za kupuliza za silicon. Berylliamu pia ni nyeti kwa joto, ambayo inazuia kubadilika wakati wa mchakato wa utengenezaji. Lakini timu iligundua kuwa kwa kupunguza kiwango cha arseniki chini ya viwango ambavyo hapo awali vilizingatiwa kukubalika, wanaweza "kugeuza" polarity ya dawa za silicon, na kuwawezesha kutumia kipengee cha bei rahisi, salama kwa pande zote nzuri na hasi.

"Kuweza kubadilisha polarity ya mbebaji ni kama" ambidexterity ya atomiki, "anasema Richard Field, mwanafunzi wa zamani wa udaktari ambaye alifanya kazi kwenye mradi huo. "Kama watu walio na asili ya asili ya asili, ni kawaida kupata uchafu wa atomiki na uwezo huu."

Pamoja, mchakato ulioboreshwa wa utumiaji wa dawa za kulevya na alloy mpya inaweza kufanya semiconductors kutumika katika concentrator photovoltaics kama asilimia 30 ya bei nafuu kutoa, hatua kubwa kuelekea kufanya seli zenye ufanisi wa hali ya juu kwa uzalishaji wa umeme mkubwa.

"Kimsingi, hii inatuwezesha kutengeneza semiconductors hizi na makopo machache ya dawa ya atomiki, na kila moja inaweza kuwa na gharama kubwa sana," Goldman anasema. "Katika ulimwengu wa utengenezaji, aina hiyo ya kurahisisha ni muhimu sana. Aloi hizi mpya na dawa za kuongeza nguvu pia ni thabiti zaidi, ambayo inawapa watengenezaji kubadilika zaidi wakati seminonductors wanapitia mchakato wa utengenezaji. "

Aloi mpya imeelezewa kwa kina kwenye karatasi inayoonekana kwenye jarida Barua za Fizikia zilizowekwa. Taasisi ya Kitaifa ya Sayansi na Idara ya Nishati ya Ofisi ya Sayansi ya Utafiti wa Wanafunzi wa Sayansi iliunga mkono utafiti huo.

chanzo: Chuo Kikuu cha Michigan

Vitabu kuhusiana:

at InnerSelf Market na Amazon