| VÝZKUMNÉ PROJEKTY | |
| Amorfní a mikrokrystalický křemík pro sluneční články | |
|
Jednou z dnes nejdůležitějších oblastí výzkumu jsou obnovitelné zdroje energie. I ve Fyzikálním ústavu se intenzivně zkoumají materiály vhodné pro přeměnu energie slunečního záření na energii elektrickou - tzv. sluneční (fotovoltaické) články. Sluneční články připravené z krystalického křemíku (stejně jako tranzistory v televizi či počítači) lze již běžně koupit, ale jejich širokému použití zatím brání jejich cena. Z hlediska ceny jsou nejperspektivnější články vytvořené z tenkých vrstev amorfního nebo mikrokrystalického křemíku, neboť vyžadují méně materiálu i energie při výrobě a lze je nanášet nejen na sklo, ale i na tenké kovové či plastové folie (obr.7). Tyto materiály mají ale složitější atomovou strukturu než krystalický křemík, obsahují např. zrna nebo lokální defekty, které snižují účinnost přeměny světla na elektřinu. Unikátní a v celém světě používaná metoda vyvinutá v tomto ústavu (metoda konstantního fotoproudu CPM) umožňuje určit celkové množství defektů. Pro zvýšení účinnosti a stability nekrystalických materiálů je ale nezbytná detailní mikroskopická znalost defektů či zrn, jejichž rozměry jsou často na úrovni desítek nanometrů. AFM/STM mikroskop právě taková měření umožňuje (obr.8) a díky zapojení
do mezinárodních projektů Evropského společenství či přímé podpoře japonského
programu hledání nových zdrojů energie (NEDO) se tento výzkum úspěšně
rozvíjí.
|
|
| Pohyb atomů olova po povrchu mono-krystalu křemíku | |
|
Velmi důležité z hlediska chemické průmyslové výroby, elektroniky i životního prostředí jsou fyzikální děje odehrávající se na povrchu pevných látek, tj. na vnější vrstvě atomů. Její vlastnosti (jako jsou chemická reaktivita nebo vodivost) jsou výrazně rozdílné od objemu pevné látky a zaležejí na uspořádání atomů v této vrstvě nebo v několika málo vrstvách pod ní. Detailní znalost vlivu uspořádání a chemického složení povrchu (obr.9) na jeho vlastnosti umožňuje konstrukci povrchů s vlastnostmi podle přání zákazníka. Tato cesta vede ke značné úspoře energií a drahých materiálů. Příkladem může být katalyzátor v automobilech, ve kterém se využívá tenká vrstva platiny. Katalyzátor celý z tohoto kovu by byl značně nákladný a podstatná část materiálu by nebyla vůbec využita, protože do katalytické reakce vstupují pouze atomy na povrchu. Dalším důležitým jevem (např. pro mikroelektroniku), je pohyblivost atomů na povrchu v závislosti na teplotě a koncentraci různých prvků. Právě pohyblivost určuje rychlost a účinnost reakcí probíhajících na povrchu pevné látky. Lze ji popsat jako přeskoky atomů mezi různými polohami, jejichž rychlost se zvyšuje s teplotou na povrchu. Studium přeskoků jednotlivých atomů umožňuje VT-STM (obr.10). Můžeme tak určit místa na povrchu, kam atomy dosedají i různé mechanismy "otrávení" aktivního povrchu, tj. obsazení místa nežádoucím prvkem a jeho roli při blokování pohybu a reakcí jiných atomů. |
|
|
<< Laboratoř AFM-STM (str.2/3) |
|
