На первый взгляд солнечные панели кажутся почти волшебством, однако по своей сути это на удивление простые устройства: в кремниевом исполнении они состоят всего из пластины кремния p-типа и слоя n-типа, легированного, например, фосфором. Именно из-за этой простоты фотоэлемент вполне реально собрать дома, располагая лишь несколькими доступными реактивами и печью. В недавнем ролике энтузиаста под ником Dr. Semiconductor роль такой печи играет микроволновый кильн — отсюда и говорящее название видео.
Даже исходную кремниевую пластину сегодня легко купить онлайн, но важно взять именно чистую заготовку без готового травления и разметки. На неё нужно нанести слой, обогащённый фосфором. Для этого готовят смесь из 1 мл тетраэтоксисилана (TEOS), 0,3 мл 85-процентной фосфорной кислоты, 5 мл этанола и 0,25 мл дистиллированной воды. После 30 минут кипячения на слабом огне состав наносят на вырезанный квадрат пластины методом спин-коатинга — раскручивая заготовку на вращающейся платформе вроде обычного компьютерного вентилятора.
Затем покрытый кремний помещают в кильн и отправляют в микроволновую печь запекаться на небольшой мощности в течение получаса. В ролике хватило менее 50% мощности, чтобы не расплавить кремний, — микроволновые кильны разогреваются очень сильно, и об этом стоит помнить.
После запекания — с характерным ароматом «свежего» кремния — доработанную пластину достают и зачищают или стравливают тонкий стеклянный слой, образовавшийся вокруг нового фотоэлемента. На очищенные участки наносят галлий-индиевый контакт со стороны кремния p-типа и каплю индия со стороны свежелегированного слоя Si-P — это и есть выводы готового элемента.
Полный рецепт и разбор возникающих сложностей выложены в сопроводительной статье в блоге, а в финале ролика отмечается, что потенциал для улучшений ещё велик. Собранный таким образом элемент демонстрирует КПД около 5%, однако этот показатель реально поднять за счёт работы в чистой комнате, нанесения антиотражающего покрытия и улучшения контакта с ячейкой.
