Разработанный американскими специалистами инновационный метод создания сверхтонких кремниевых пластин позволит снизить затраты на их производство вдвое. А это, в свою очередь, сделает солнечные панели еще более дешевыми и доступными для широкого применения.

Сложность обработки кремния

От 40% до 50% стоимости солнечной панели составляют затраты на производство кремниевой пластинки. Обычно она имеет толщину порядка 200 мкм, хотя, согласно расчетам, для эффективной работы устройства достаточно и 20-30 мкм. Однако промышленное производство столь тонких изделий невозможно по причине того, что кремний чрезвычайно хрупкий материал. Фрезы просто раскалывают его на части при попытке отрезать тонкий слой.

Достаточно давно разработан метод получения пластин при помощи бомбардировки кремниевой заготовки заряженными частицами в ускорителе. Однако до недавнего времени он являлся слишком дорогостоящим. К тому же тонкие пластины попросту не выдерживают дальнейшей обработки на конвейере, из-за чего сверхтонкие солнечные панели можно изготавливать лишь очень низкими темпами.

Создание пластин при помощи ускорителя элементарных частиц

Специалисты из компании «Twin Creeks Technologies» разработали и запатентовали новый метод. На его первом этапе 3-миллиметровая пластинка кремния активно и равномерно бомбардируется по всей поверхности ионами водорода, имеющими одинаковый размер и заряд. При этом они проникают внутрь кремния на глубину около 20 мкм и остаются там в виде слоя частиц.

Далее заготовку помещают в специальную высокотемпературную печь, в которой происходит ее практически мгновенный нагрев. Ионы образуют многочисленные пузырьки газообразного водорода, которые в буквальном смысле раскалывают структуру кремния и таким образом отделяют от него тонкую 20-мкм пластину. Она сразу же помещается в специальное устройство, где с тыльной стороны к пластине припаивается металлическая подложка

Благодаря этому тонкая заготовка становится во много раз прочней и может без труда выдержать дальнейшую обработку. В среднем, данный метод позволяет сэкономить до 90% кремния при производстве одной солнечной панели. Однако из-за дороговизны оборудования стоимость изделия уменьшилась всего в 2 раза по сравнению с панелями, полученными классическим способом. Но даже этот показатель позволяет вывести характеристики панелей на уровень $400 за 1 КВт, что является практически эталонным показателем в энергетической отрасли.