Vékony rétegek az űrben - Interjú Pere Roca i Cabarrocas-szal
Léo Benichou és Tony Côme interjúja, Sophie Cure.
-én megjelent
2014. szeptember 30
Pere Roca i Cabarrocas a Politechnikai Iskola PICM-jében fogad, az interfészek és a vékony filmek fizikájának laboratóriumában, amelyet 2012 óta működtet. Kezével elmondja nekünk a vékony rétegű kis konyháról: „Van egy recept, sót, borsot, olajat teszünk és a végén megkóstoljuk, teszteljük a teljesítményt ”. Más szavakkal: "Van ellipszométered, és figyeled az anyag optikai jellemzőit in situ növekedés közben… ”Magyarázatok.
Strabic: Dióhéjban mi az a "vékony réteg" ?
Pere Roca i Cabarrocas: „Vékony rétegnek” nevezzük az aljzaton lerakódott anyagot - támasztékot. Az elektronika területén a ostya, ez egy szilíciumöntvény, amelyet fűrészeltünk, amelyet egy eljárás szerint vékony szeletekre vágtunk felülről lefelé. A vékony réteg megszerzéséhez az ellenkezőjét tesszük: szubsztrátumot veszünk, és egy, kettő, tíz, húsz, ezer atomot rakunk le rá. Jellemzően ezek több tíz nanométeres vagy akár mikron vastagságú anyagok, de nem többek. Ami jellemzi a vékony filmet, az mindenekelőtt az előállítási módja. Általánosságban a "növekedésről" beszélünk.
Hogyan fejleszthető technikailag az anyagok ilyen növekedése ?
Első lehetőség: plazma ⦁. Két párhuzamos elektróda közé injektálok gázt, feszültséget adok, ionizálom a gázt, és atomról atomra szilíciumot rakok le egy hordozóra. Ezért plazmát és ionizált gázt használnak. Ezeket a műveleteket alacsony hőmérsékleten lehet elvégezni.
⦁ A szerkesztő megjegyzése: a PECVD által befizetett betétről beszélünk Plazma-fokozott kémiai gőzleválasztás.
Második lehetőség: párologtatás. A vákuumkamrában egy tégelyt helyezünk el, amely a lerakandó anyag, melegítjük és elpárologtatjuk az atomokat.
⦁⦁ Mivel az argon kémiailag semleges, mechanikus köztitermékként működhet a cél felületének "karcolására".
Harmadik lehetőség: permetezés. Azon az elektródán, ahol a feszültséget alkalmazzuk, célt telepítünk - egy darab anyagot, amelyet le akarunk rakni. Készítünk plazmát argonnal ⦁⦁, az argon bombázza a felszínt, megszórjuk a célt és az anyag a szemközti szubsztrátumra rakódik le.
Az utolsó két lehetőségnél, ha különböző anyagokat akarok elhelyezni, más célokra vagy tégelyekre van szükségem. Három, négy, öt különböző tégelyem lehet, de ez bonyolítja a technikát. Másrészt a plazma lehetővé teszi számomra, hogy nagyon pontos gázkezeléssel rendelkezzek, könnyebben kezelhessem a házban lévő gázszintet, és könnyebben válthassak az egyik anyag lerakódásáról a másikra. Ez a különösen rugalmas technika manapság a legérdekesebb, legalábbis ipari szinten a legelterjedtebb. Ezzel gyártjuk az összes síkképernyőnket. Ez az ipar azért fejlődött, mert félvezetőt készíthet 6 négyzetméteres üveglapon, homogén módon, nagyobb nehézségek nélkül.
Az űrben pedig mi a fő felhasználási területe a vékony filmeknek ?
A nemzetközi űrállomás, a műholdak ezek energiára szorulnak. Vagy magával viszi a terhelést, vagy fotovoltaikus átalakítást végez. Ez utóbbi esetben a rendelkezésre álló fő energiaforrás a napenergia. Nincsenek az űr minden pontján, ha túl messzire megy, akkor sötétben van. Olvas A csillag pillangó Bernard Werber ebben a témában. De mivel az űrben nincs súrlódás, az indulás után jó: nagyon messzire lehet menni máshonnan! Röviden, csak egy bizonyos energiára van szükség a meghajtáshoz.
⦁ A fotovoltaikus cellák konverziós hatékonysága a keletkezett elektromos energia és a beeső napenergia arányára vonatkozik, más szóval az átalakított napfluxus arányára. A napfluxus nagyságrendje a Föld felszínén közvetlen napfényben 1000 W/m 2 .
A fő kérdés, ami az űrben lévő fotovoltaikus elemekkel kapcsolatban merül fel, a súlya, tehát a pénzé (indítási költségek). Itt játszik kulcsszerepet a vékony filmek. Itt mondtuk el magunknak, hogy érdekes lehet fotovoltaikus generátorokat létrehozni nagyon kevés anyag felhasználásával, általában egy mikron vastagsággal ... Az űrben nagyon fontos a hatékonyság. Hány kWh/kg-ot tudok előállítani? A kWh/kg előállításához nagy konverziós hatásfokú lég vagy könnyű cellákra van szükség. Itt a vékony filmnek komoly előnye van. Az amerikaiak (Uni-Solar) kimutatták, hogy a 10% -os hozamú vékony filmek versenyképesebbek, mint a tízszer vastagabb sejtek, 30% -os hozammal.
Mi a legjobb teljesítmény rekordja ?
Ma pontosan az űrben alkalmazott technológiákkal rekordokat döntünk: a III-V anyagokból készült cellák (amelyek megfelelnek a periódusos rendszer III. És V. oszlopának). Ezek olyan anyagok, amelyek nem túl bőségesek, ezért megvalósításuk költséges. A cellát a lehető legkisebbre készítjük, mert pontosan az anyag nagyon drága. Koncentráció alatt kell dolgoznunk: a Fresnel lencsének köszönhetően növeljük az átalakítás hatékonyságát. Felerősítjük, a fénysugár 500-szorosára koncentráljuk.