На 2-ой Международной выставке по генерации электроэнергии с помощью фотовольтаических приборов (Second International Photovoltaic Power Generation Expo), проходившей 27 – 29 февраля 2008 г. в Токио, Kyosemi Corp. (Киото, Япония) продемонстрировала матрицы прозрачных фотовольтаических (ФВ) ячеек, содержащих сотни небольших PIN (p-Si/intrinsic-Si/n-Si) диодов сферической формы [1]. Диоды имеют напряжение в открытом состоянии 0,6 В, ток 2,5 мА и выходную мощность 1,5 мВ.

Kyosemi Corp. (Япония) основана в 1980 г., ее основное производство – оптоэлектронные изделия: фотодиоды, лазеры, светодиоды, солнечные ячейки [2]. Компания освоила выпуск оригинальных, не имеющих аналогов сферических фотовольтаических солнечных ячеек с брендовым именем – Sphelar® (Spherical Micro Solar Cell). – диод, состоящий из n± диффузионного слоя на поверхности p-типа кремниевого «шарика» диаметром ~1–1.5 мм. Индвидуальная солнечная ячейка Sphelar®, помещенная на хорошо отражающую поверхность, показывает высокую (17%) эффективность преобразования солнечного излучения в электрическую мощность.

Компания производит и поставляет множество различных типов диодных матриц, содержащих от нескольких сотен до нескольких десятков «шариков».

Сферические кремниевые кристаллы формируются из кремниевого расплава в условиях микрогравитации при падении с высоты 14 м в специальной трубчатой камере (см. рис.). Благодаря поверхностному натяжению капли кремния принимают сферическую форму подобно каплям дождя. Кристаллизация происходит в течение 1,5 сек. Каждую секунду образуются несколько тысяч кристаллических шариков (диаметром 1–1,5 мм) и затем охлаждаясь, собираясь на дне камеры.

Обычные плоские солнечные ячейки не способны эффективно собирать отраженный свет. Кроме того, солнце падает на солнечные ячейки под разными углами в течение дня и в различные времена года, и для стабильного получения необходимой интенсивности солнечного излучения на поверхности ячеек необходимо постоянно изменять их ориентацию относительно Солнца. Sphelar® захватывает свет со всех направлений, включая отраженный свет. Кроме того, ему нет неоходимости отслеживать траекторию Солнца.

«Сферическая» технология позволяет значительно экономить исходное кремниевое сырье. При изготовлении традиционных солнечных ячеек при резке кремниевых слитков на пластины большое количество кремния теряется (превращается в пыль). При образовании сферических кремниевых капель сырье используется полностью без малейших отходов, что значительно снижает стоимость ячеек.

Автор – С.Т.К.