Helsingin yliopiston tutkijat rakentavat materiaaleja, joiden avulla sähkölaitteiden hävikki pienenee minimiin.
Kun sähköä muutetaan suurilta jännitteiltä pienemmille, väliin tarvitaan kytkimiä ja muuntajia. Muunnettaessa sähkön tehosta saattaa hävitä kymmeniä prosentteja.
Uusilla puolijohdemateriaaleilla hävikin voisi puristaa paljon pienemmäksi, kertoo kokeellisen materiaalifysiikan professori Filip Tuomisto.
”Hävikki riippuu kytkimen materiaalin ominaisuuksista ja usein hyvin pienistä epäpuhtauksista”, Tuomisto kertoo.
”Puhutaan materiaalin miljoonasosan pitoisuuksista.”
Tavoitteena mahdollisimman huono sähkönjohtavuus
Tuomiston ryhmä on jo pitkään kehittänyt äärimmäisen pienen hävikin puolijohdemateriaaleja vihreän elektroniikan tarpeisiin.
Komponenttien materiaalista yritetään käytännössä tehdä mahdollisimman huonosti sähköä johtavaa, sillä kun komponentin sähkönjohtavuus vaikeutuu, myös hävikkiä syntyy vähemmän.
Erityisen lupaavilta vaikuttavat alumiinigalliumnitridi ja alumiinigalliumoksidi, joilla voisi korvata suurtehomuuntajissa ja -kytkimissä nykyisin käytettävän piikarbidin, piin ja hiilen yhdisteen.
Toivottuja epäpuhtauksia
Sähkönjohtavuuttakin muuntajissa ja kytkimissä toki tarvitaan mutta mahdollisimman vähän. Äärimmäisen pienikin määrä toivottua epäpuhtautta puolijohteen seassa aktivoi sen johtamaan sähköä.
Oksidi- ja nitridiyhdisteiden seassa toivottu epäpuhtaus on pii.
Tuomiston ryhmä tutkii, mikä olisi optimaalinen jakauma piitä yhdisteiden sisällä.
Tutkijat kykenevät selvittämään toivottujen ja ei-toivottujen epäpuhtauksien vaikutuksia atomi kerrallaan, esimerkiksi ampumalla piitä ja positroneja yhdisteen sekaan.
Tilaa Kemiamedian uutiskirje!
Tilaajana saat sähköpostiisi kerran viikossa kiinnostavimmat uutiset ja tiedot alan tapahtumista ja työpaikoista. Osallistut samalla arvontaan!
