Сибирские ученые сделали эффективный вакуумный фотодиод для солнечных батарей


Фото: Федор Юрчихин / пресс-служба Роскосмоса
При преобразовании света в электричество ученые, как правило, сталкиваются с двумя проблемами: как выбить много электронов и как собрать и заставить их двигаться в одном направлении, поскольку если электроны мечутся по полупроводнику бесцельно, он просто нагревается.
Как поясняется в сообщении, ученые предложили использовать в качестве преобразователя вакуумный фотодиод. Его отличие от других преобразователей в том, что полупроводниковые электроды не соприкасаются, а находятся на определенном расстоянии друг от друга в вакууме. Как поясняется в сообщении преимущество этого выбора в том, что можно сделать катод и анод разными по структуре и составу элементов, не ориентируясь на то, как они будут сочетаться между собой. Исследователи ИФП СО РАН предложили упростить электронам выход в вакуум за счет состава и структуры катода: они использовали арсенид галлия, покрытый одним слоем атомов цезия и кислорода. У такого электрода очень низкая работа выхода — около 1 эВ (для сравнения: у большинства материалов показатель составляет 4—6 эВ), это значит, что электрон можно извлечь в вакуум, затратив предельно малую энергию. То есть при использовании таких структур электроны выбиваются проще (не нужно греть катод или подавать напряжение).

В ходе эксперимента ученые направили на электрод световой поток в диапазоне длин волн 350—900 нм - именно на этот диапазон приходится максимум солнечной энергии излучения. После светового воздействия в цепи возник электрический ток без приложения разности потенциалов между электродами.
Как отмечают исследователи, теоретический коэффициент полезного действия фотодиода сравним с квантовой эффективностью фотокатода — это количественная мера, показывающая разницу между тем, сколько фотонов материал поглотил, и сколько при этом испустилось электронов. При использовании электродов нового типа коэффициент составил 50 % и выше.
Как полагают ученые, применение фотоэмиссионных преобразователей в перспективе позволит конкурировать с используемыми сейчас многокаскадными полупроводниковыми, особенно для применения в космосе. Также исследование окажется полезным для создания других приборов.
«Помимо прикладного значения, в таком приборе оказалось возможным изучать очень богатую физику фотоэмиссии низкоэнергетических электронов, а также процессы инжекции свободных спин-поляризованных электронов. На базе изготовленного вакуумного фотодиода можно создать детектор спин-поляризованных электронов с пространственным разрешением, что в свою очередь пригодится в электронных спектрометрах для получения информации о зависимости энергии электронов в кристалле от его импульса и спиновой поляризации», — приводятся в сообщении слова научного сотрудника Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, доктора физико-математических наук Олега Терещенко.
- 14 февраля 2025 Редким землям России нужен ТРАМПлин
- 6 февраля 2025 РЕДКИЕ ЗЕМЛИ ЗА СТОЛОМ ПЕРЕГОВОРОВ
- 3 февраля 2025 РАЗДЕЛЯЙ И ЗАРЯЖАЙ
- 26 января 2025 ВЛАДИМИР ВЕРХОВЦЕВ ОТМЕЧАЕТ 70-ЛЕТИЕ
- 27 декабря 2024 МЕЖДУ МИРОМ И ВОЙНОЙ: ЯДЕРНОЕ ОРУЖИЕ ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ И СОЗИДАНИЯ
- 27 октября 2024 ДЛЯ ГЛАВНОЙ НАУКИ БУДУЩЕГО ЧЕЛОВЕЧЕСТВО ДАЖЕ НЕ ПРИДУМАЛО НАЗВАНИЕ
- 13 октября 2024 Форум «Микроэлектроника 2024» – без высокочистых редких металлов никуда
- 23 сентября 2024 ОТ ВОЗРОЖДЕНИЯ МАГНИТНОГО ПРОИЗВОДСТВА К СОЗДАНИЮ НОВОЙ ИНДУСТРИИ В РФ
- 14 сентября 2024 "Задачи будут решены" – О беспилотниках из первых рук
- 31 августа 2024 ВИКТОР САДОВНИЧИЙ: «ЕСЛИ БЫ НЕ МОСКОВСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ, РОССИЯ БЫЛА БЫ ДРУГОЙ»
- 29 августа 2024 Торговая война Китая и США – КНР вводит новый ограничения на рынке РЗМ
- 6 августа 2024 БЫТЬ ЛЕОНАРДО СОВРЕМЕННОСТИ
- 17 июля 2024 Техногенные месторождения. Время разобраться: что выбросить, что оставить для внуков, что использовать сейчас.
- 8 июля 2024 АЛЕКСЕЙ МАСЛОВ: МЫ ЗАЩИЩАЕМ НАЦИОНАЛЬНЫЙ РЫНОК
- 29 июня 2024 От солнечной энергетики – к микроэлектронике