Energiahävikkiä voi pienentää uuden polven muuntajilla
Fyysikko, professori Filip Tuomisto kollegoineen kehittää parempia puolijohteita sähköistyvän yhteiskunnan käyttöön.

Kun sähköä siirretään suurjännitteestä pienempijännitteisiin linjoihin tai sähkövirtaa annostellaan sähköauton sisällä, tarvitaan suurtehokytkimiä ja -muuntajia. Muunnettaessa tehoa karkaa harakoille noin 10–30 prosenttia.

— Yhteiskuntaa sähköistetään yhä enemmän, ja hävikillä on suuri merkitys energiatalouteen. Uusilla puolijohdemateriaaleilla hävikin voisi puristaa hyvin pieneksi, kokeellisen materiaalifysiikan professori Filip Tuomisto sanoo.

Nykyisin suurtehomuuntajissa ja -kytkimissä käytetään piin ja hiilen yhdistettä, piikarbidia. Se luokitellaan laajan energia-aukon puolijohdemateriaaliksi.

Osana laajaa kansainvälistä verkostoa Tuomisto ryhmineen tutkii piikarbidin korvaajaksi alumiinigalliumnitridiä ja alumiinigalliumoksidia. Nämä luokitellaan äärimmäisen laajan energia-aukon puolijohdemateriaaleiksi.

— Energia-aukon laajuudella tarkoitetaan sitä, kuinka vaikea puolijohde on saada johtamaan sähköä. Kun sähkönjohtavuus on vaikeaa, myös hävikkiä syntyy vähemmän.

Puolijohteiden juju on siinä, että hyvin pieni määrä toivottua epäpuhtautta puolijohteen seassa aktivoi sen johtamaan sähköä. Oksidi- ja nitridiyhdisteiden seassa toivottu epäpuhtaus on pii. Kiihdytinlaboratoriossa Tuomiston ryhmä selvittää, mikä olisi optimaalinen jakauma piitä näiden yhdisteiden sisällä.

— Voimme myös muokata näitä materiaaleja ampumalla piitä yhdisteen sekaan.

Filip Tuomisto ja työryhmä saivat Suomen Kulttuurirahastolta helmikuussa 200 000 euroa tutkimukseen, jossa kehitetään äärimmäisen laajan energia-aukon puolijohde­materiaaleja vihreän elektroniikan tarpeisiin.

 

Yliopisto-lehti on Helsingin yliopiston tiedeaikakauslehti, joka on sitoutunut Journalistin ohjeisiin.