Оксид цинка вместо индий-оловянного оксида для телевизоров, смартфонов и солнечных батарей
14.04.12
Токопроводящее покрытие из оксида цинка на солнечной батарее
Дисплеи плоскопанельных телевизоров и смартфонов, а также обращённые к солнцу панели солнечных батарей нуждаются в материале, который не только проводит электричество, но и прозрачен для видимого света. Один из таких материалов, обычно используемых в электронной индустрии, — прозрачный электрический проводник ITO (индий-оловянный оксид). Но он очень дорог, и чем дальше, тем больший вклад в общую стоимость изделия он вносит (а ещё он вреден для окружающей среды).
Важным шагом впёред в этой области стала разработка учёными из Института материаловедения и инжиниринга A*STAR (Сингапур) методики низкотемпературного процесса получения недорогих тонких оптически прозрачных проводящих плёнок оксида цинка, подробно описанная в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells.
Оксид цинка — дешёвый, широко распространённый материал, использующийся в косметике при производстве солнцезащитных кремов и детских присыпок. Как и ITO, он прозрачен для видимого света, но производство тонких проводящих плёнок в промышленном масштабе — задача несколько более сложная.
Так, для достижения желаемой проводимости необходимо допировать растущие плёнки оксида цинка небольшим количеством галлия. До сих пор получение допированных галлием плёнок оксида цинка (GZO) требовало высокотемпературных процессов, что негативно сказывалось не столько на цене продукта, сколько на его качестве, приводя к многочисленным трещинам.
Технология, предложенная сингапурцами, основана на использовании пульсирующего лазерного осаждения, протекающего при комнатной температуре. Для испарения атомов цинка и галлия внутри небольшого замкнутого пространства применяется интенсивный лазерный луч. Перешедшие в газовую фазу атомы движутся в направлении субстрата, также расположенного внутри стальной реакционной камеры.
Для обеспечения роста на субстрате плёнок желаемых оксидов (а не самих металлов) в камеру подаётся кислород. Вот так, последовательной вариацией состава исходных компонентов, скорости атомизации, давления кислорода в системе и температуры субстрата, и были найдены «идеальные» условия, обеспечивающие рост оптически прозрачных электропроводящих плёнок GZO.
Очевидно, что при равных оптической прозрачности и проводимости GZO-плёнки имеют нешуточный коммерческий потенциал, особенно для солнечных батарей большой площади, где применение дорогостоящего ITO обходится в копеечку (главное — чтобы можно было производить равномерные плёнки нужного размера). А вообще, ITO давно пора менять — у этого материала слишком много недостатков (помимо постоянно растущей цены и уменьшающихся запасов индия).
Комментарии:
Как фитнес-центры могут освещать улицы Дирижабль ветрогенератор для производства электроэнергии
