Еще в 50-х годах было замечено, что запрещенная зона теллурида кадмия (CdTe) очень хорошо "пропадает" в спектр солнечного света (ширина запрещенной зоны 1.5 эВ, в диапазоне от 1.15 до 2.65 эВ (или 460 - 1080 нм)). С тех пор много усилий было приложено на оптимизацию "солнечных батареек" из этого материала. В настоящее время CdTe является основным конкурентом кремния на рынке тонкопленочной фотовольтаики. Но как всегда бывает с полупроводниками, к "p- нужен n-" {к полупроводнику "электронного" типа нужен "дырочный" собрат}. Подходящей парой оказался CdS, с которым и по сей день CdTe неразлучно превращает фотоны в электричество (Рис. 1). Изобретательные ученые и так и сяк исхищряются как бы с одной стороны упростить и удешевить дизайн солнечной батарейки, а с другой стороны не потерять в эффективности.
Привлекательное по простоте решение недавно предложили ученые из Беркли, Калифорния (США) [Z. Fan et al, "Three-dimensional nanopillar-array photovoltaics on low-cost and flexible substrates", Nat. Mater., 2009, 10.1038/NMAT2493]. Из исходных соображений было одно, из которого потом удачно выросло второе. Известно, что монокристаллические нанопровода CdS привлекательны отменными транспортными свойствами и доступны в получении с использованием VLS метода (vapout-liquid-solid). Однако их надо растить вертикально и желательно из золотой наноточечки, нанесенной на подложку. Так как для батарейки нужны два контакта, то желательно, чтобы подложка была проводящей. Это позволит автоматически получить один контакт. Если наностерженьки растить вертикально, то им желательно задавать направление. Подходящий к такому случаю материал - алюминий. Можно взять кусочек, анодизировать не до конца (не забываем про контакт, оксид алюминия - диэлектрик) и получить близкий к идеальному пористый оксид. Электролитически нанести золото на "дно" вертикальных колодцев (глубина 2 мкм, ширина 200 нм), а потом уже в печке заполнить колодец CdS (золото необходимо, чтобы монокристаллический ус вырос). Селективным растворением оксида алюминия (щелочью убрали 500 нм толщины сверху) оголили кончики CdS и "залили" поликристаллическим CdTe (нанесли методом CVD) (Рис. 1с). Очень изящное решение (можно включать в учебник). Вторым контактом поверх CdTe напылили Cu/Au. Эффективность - 6% (теоретически можно оптимизировать до 12%). Основная проблема, с которой столкнулись ученые - прозрачность верхнего электрода. Несмотря на то что толщина слоя Cu/Au составила 1 и 13 нм соответственно, прозрачность этой пленки не превышает 50% (отсюда основные потери в эффективности). Залив полученное устройство полисилоксаном можно получить гибкую солнечную батарейку, которая не теряет в эффективности, сколько не гни пальцем.
