В Институте неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН разрабатывают научные основы формирования антиотражающих пленок. Это улучшит оптические характеристики покрытий для солнечных батарей.
Как сообщили в издании «Наука в Сибири», ссылаясь на информацию института, его сотрудники заняты разработкой научных основ формирования антиотражающих пленок с применением фторида магния. Таким образом планируется улучшить оптические характеристики покрытий для солнечных батарей, а также увеличить коэффициент поглощения световых волн для преобразования в энергию более 93% поступающего света.
Эффективность солнечных батарей зависит от количества пропускаемого света, что главным образом определяется свойствами просветляющего покрытия панели. Антиотражающая пленка должна обеспечивать деструктивную интерференцию световых волн — когда пик одной волны совпадает с провалом другой. Это способствует пропусканию света на фотопреобразователь. Чтобы добиться высокой степени поглощения солнечной энергии, ученые должны настроить необходимую толщину покрытия и показатель преломления. Основой для верхнего слоя стал фторид магния (MgF2).
По словам заведующей лабораторией металлорганических соединений для осаждения диэлектрических материалов ИНХ СО РАН кандидата химических наук Евгении Викуловой, среди неорганических материалов именно фторид магния обладает самым низким показателем преломления.
Он химически стабилен, устойчив к радиации, механически прочен, поэтому его можно использовать для покрытия антиотражающих слоев фотоэлектрических и солнечных тепловых панелей, в том числе работающих в космосе. Если мы будем применять фторид магния в многослойных сборках, то получится добиться минимального отражения, и практически весь свет будет доходить до преобразователя, — объяснила Викулова.
Сибирские химики предложили альтернативный вариант получения пленок на основе фторида магния — химическое осаждение из газообразной фазы или MOCVD. В этом случае летучее соединение металла, переведенное в специальных термических условиях в газовую фазу, транспортируется на подложку, на поверхности которой пары разлагаются и формируют материал покрытия. Это высокоточный способ, который позволяет контролировать состав, микроструктуру, толщину покрытия, а также равномерно распределять вещество на поверхностях сложной формы.
Несмотря на все преимущества, сейчас процессы MOCVD фторида магния мало изучены. <...> Наша идея заключается в том, чтобы использовать прекурсор — летучее соединения магния, участвующее в реакции, которое уже изначально содержит атомы фтора. Это сделает процесс осаждения MgF2 более удобным. Практический выход нашей работы состоит в получении пленок на основе фторида магния и исследовании их оптических свойств — коэффициента пропускания света. Сейчас показатель пропускания света составляет 93%, но мы планируем увеличить его до уровня 95-98 %, — рассказала ученая.
Первоочередная цель проекта — правильный подход в изучении фторированных комплексов магния, чтобы понять, какие факторы обусловливают их летучесть и стабильность. Работа позволит создать альтернативный подход в получении фторированных соединений без использования агрессивных реагентов и дорогого оборудования.
Фторид магния может также применяться в качестве защитного покрытия литиевых аккумуляторов или медицинских имплантатов.