Когда я слышу термин "ионная пушка" или "ионное орудие", первое, что приходит в голову - многочисленные сюжеты космических баталий из различных научно-фантастических фильмов и сериалов. Но специалисты компании Twin Creeks Technologies, создавая ионную пушку Hyperion, думали отнюдь не о звездных сражениях и о сверхмощном оружии, их целью являлась новая технология производства солнечных батарей, тонких, гибких, эффективных и весьма недорогих.

Для того, что бы сделать элемент солнечной батареи требуется взять большой кусок чистого кремния и нарезать его на тонкие подложки. На эти подложках затем формируются полупроводниковые структуры, крепятся отводящие электроды, после чего весь фотоэлемент покрывается слоем стекла. И самым тяжелым этапом производства солнечных батарей является процесс резки кремниевой заготовки на тонкие пластины.

Режут кремний обычно с помощью проволочных пил, использование которых имеет сразу два недостатка. Отрезаемая подложка должна иметь толщину не менее 0.2 мм, что бы она не сломалась в процессе обработки. Такая толщина подложки в 10 раз превышает оптимальную толщину, при которой фотоэлемент будет иметь максимальный показатель эффективности преобразования. Вторым недостатком является то, что когда проволочная пила отрезает подложку, она превращает в пыль такое же количество дорогостоящего чистого кремния. И получается то, что 90 процентов от исходного количества кремния попросту тратятся впустую, что делает стоимость одного ватта солнечной батареи необоснованно дорогим.

И в этот момент может вступить в действие ионная пушка Hyperion, которая является абсолютно правильным с физической точки зрения ионным оружием. По сути, эта пушка представляет собой ускоритель частиц, настроенный специальным образом, и имеющий в 10 раз большую мощность, чем другие подобные установки, создаваемые ранее. Мощность пушки Hyperion позволяет бомбардировать ионами водорода, альфа-частицами, кремниевые заготовки. В точке бомбардировки кремний разогревается, ионы водорода превращаются в газообразный водород, который, расширяясь, раскалывает толстый кремний. Толщина откалываемых таким образом подложек составляет всего 20 микрон, при этом впустую не тратится ни капли исходного материала.

Малая толщина кремниевых подложек, усиленных металлом, позволяет им быть прочными и гибкими одновременно. А применение нового технологического процесса при производстве солнечных батарей позволит снизить стоимость одного ватта мощности с 80 до 40 центов, что может сделать эту продукцию конкурентоспособной с продукцией китайского производства, которая имеет худшие показатели эффективности преобразования.

После окончательной доводки технологии компания Twin Creeks планирует начать мелкосерийное производство ионных пушек Hyperion и поставлять их компаниям, производящим фотогальванические элементы для солнечных батарей.