Создано устройство, демонстрирующее самую высокую эффективность преобразования тепловой энергии в электрическую

Новое устройство, разработанное группой И Гу (Yi Gu), профессора из Отдела физики и астрономии Вашингтонского университета, способно превратить любой источник тепла в источник электрической энергии. Это устройство имеет сложную многослойную структуру, а с электрической точки зрения оно является так называемым диодом Шоттки Ван-дер-Ваальса (Van der Waals Schottky diode). Эффективность преобразования тепла в электрическую энергию у нового устройства минимум в три раза выше эффективности преобразования термоэлектрических элементов на базе кремния, и такие устройства могут выступить в качестве дополнительного источника энергии в автомобилях, компьютерах и смартфонах.

В мире электроники диоды Шоттки, как и обычные выпрямительные диоды, используются для обеспечения движения электрического тока строго в определенном направлении. Переход Шоттки создается путем наложения слоя металлического проводника, алюминия, к примеру, на слой полупроводникового материала, кремния. Однако, в новый «термоэлектрический вариант» диода Шоттки имеет совершенно другое строение, в нем используется два слоя селенида индия, один из которых был подвергнут высокотемпературной обработке. Это обеспечило то, что один из слоев селенида индия действует как металлический проводник, а второй — как полупроводниковый материал.

В отличие от традиционных диодов Шоттки, в материале нового диода нет никаких дополнительных примесей, благодаря чему практически отсутствуют дефекты на границе стыка двух материалов. Большая площадь контакта между слоями «металлического» и «полупроводникового» селенида индия обеспечивает очень малое электрическое сопротивление перехода, позволяя электрическому току течь через структуру диода практически без потерь.

В настоящее время И Гу и его коллеги работают над увеличением эффективности преобразования тепловой энергии в электрическую, пробуя различные варианты совмещения разных слоев из селенида индия. Параллельно с этим ведется разработка технологии производства всех необходимых материалов в количествах, достаточных для промышленного производства термоэлектрических элементов на базе новых диодов Шоттки Ван-дер-Ваальса.

«Наши исследования находятся сейчас на ранней стадии. Но уже понятно, что разработанные нами технологии являются большим шагом вперед в области термоэлектрического преобразования энергии» — рассказывает И Гу, — «И эти технологии, хочется надеяться, сыграют одну из ключевых ролей в энергосберегающих технологиях следующих поколений».