Как вырастить компанию на миллиард. Прописные истины венчурного бизнеса | страница 36

Когда применения стандартов и приемов стало массовым, для многих стало очевидно, что изобретательство – этот, казалось бы, сугубо творческий процесс – может быть поставлено на поток. Давайте посмотрим, как ТРИЗ работает на примере производства современных фотоэлементов.

Так как же устроен солнечный элемент?

Когда солнечный луч (фотон) проходит через полупроводник, он возбуждает пару: электрон и дырку (место, на котором был электрон). Если направить электрон в нужном направлении, получится электрический ток. В противном случае электрон и дырка схлопнутся.

Как же направить электрон в нужном направлении?

Можно покрыть полупроводник слоем металла, предполагая, что металл будет поглощать возбужденные электроны. Однако слой металла находится с одной стороны, в то время как электроны движутся в трех степенях свободы (разных направлениях). В результате вероятность передачи электрона металлу низкая, а эффективность солнечных элементов долгое время составляла доли процента.

Как же сделать так, чтобы электроны двигались в одну сторону, дырки в другую, не пересекаясь друг с другом и не схлопываясь?

Инженеры нашли следующее изящное решение.

Элементом, в котором есть «лишние» электроны (фосфор), легируют верхнюю часть кремниевой пластины, создавая там избыток электронов.

Элементом, в котором «не хватает» электронов (бор), легируют нижнюю часть пластины, чем создают там избыток дырок.

В результате возникают две тянущие силы, растаскивающие электрон и дырку в разных направлениях. Более того, через некоторое время частицы выстроятся таким образом (см. рисунки), что будут не только тянуть «своих», но и препятствовать противоположному движению «чужих». Таким образом, движение станет возможным только в одну сторону. Что и требовалось создать.

При облучении фотоэлемента возбужденные электроны понесутся вверх, в то время как дырки будут опускаться вниз. Если замкнуть цепь, электроны смогут, обежав круг, соединиться со своими дырками, создав упорядоченное движение зарядов, или по-другому – электрический ток.

Теперь, когда мы знаем, как устроен фотоэлемент, давайте познакомимся с технологией его производства и попробуем ее усовершенствовать с помощью стандартов и приемов ТРИЗ.

Дано: Процесс производства пластин кремниевого элемента состоит из следующих операций:

• выращивание цилиндрического слитка по методу Чохральского. Рост производят при температуре 1400 °С, что обуславливает высокие энергозатраты;