Energiatehokkaampia muuntajia atomi kerrallaan
Sähköistyvän maailman hiilijalanjäljestä iso osa syntyy sähkölaitteiden hävikistä. Helsingin yliopiston tutkijat kehittävät uusia materiaaleja, joiden avulla hävikki pienenee minimiin.
Millennium-teknologiapalkinto on tänä vuonna myönnetty IGBT-tehopuolijohdekomponentin kehittäjälle professori Bantval Jayant Baligalle. Hänen kehittämänsä komponentti on tehostanut sähköenergian käyttöä ja vähentänyt fossiilisten polttoaineiden tarvetta muun muassa tuotannon hintaa alentamalla niin paljon, että Forbes Magazine nimesi Baligan vuonna 2016 mieheksi, jolla on maailman suurin negatiivinen hiilijalanjälki.
Kun sähköä muutetaan suurilta jännitteiltä pienemmille, väliin tarvitaan kytkimiä ja muuntajia. Muunnettaessa sähkön tehosta saattaa hävitä kymmeniä prosentteja. Tilanne toistuu joka puolella yhteiskuntaa sähkölinjoista sähkölaitteisiin.
Kokeellisen materiaalifysiikan professori Filip Tuomisto kertoo, että uusilla puolijohdemateriaaleilla hävikin voisi puristaa vieläkin paljon pienemmäksi.
– Hävikki riippuu kytkimen materiaalin ominaisuuksista, ja usein hyvin pienistä epäpuhtauksista. Puhutaan materiaalin miljoonasosan pitoisuuksista, Tuomisto kertoo.
Toivottujen ja ei-toivottujen epäpuhtauksien vaikutuksia
Tuomiston tutkimusryhmä Helsingin yliopistossa on kehittänyt jo useamman vuoden 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 piin ja hiilen yhdisteen, piikarbidin.
Sähkönjohtavuuttakin muuntajissa ja kytkimissä tarvitaan, tietysti, mutta mahdollisimman vähän. Äärimmäisen pienikin määrä toivottua epäpuhtautta puolijohteen seassa aktivoi sen johtamaan sähköä. Oksidi- ja nitridiyhdisteiden seassa toivottu epäpuhtaus on pii.
Helsingin yliopiston kiihdytinlaboratoriossa Tuomiston ryhmä selvittää, mikä olisi optimaalinen jakauma piitä näiden yhdisteiden sisällä. He pystyvät tutkimaan toivottujen ja ei-toivottujen epäpuhtauksien vaikutuksia atomi kerrallaan, esimerkiksi ampumalla piitä ja positroneja yhdisteen sekaan.
Lisätietoja
Professori Filip Tuomisto
Helsingin yliopisto, Kiihdytinlaboratorio
filip.tuomisto@helsinki.fi
p. 050 3841 799
Yhteyshenkilöt
Helsingin yliopiston mediapalvelu
Puh:02941 22622mediapalvelu@helsinki.fiJohanna PellinenViestintäpäällikkö
Puh:+358 43 8245 394johanna.p.pellinen@helsinki.fiKuvat
Linkit
Tietoja julkaisijasta
Helsingin yliopisto on yli 40 000 opiskelijan ja työntekijän kansainvälinen yhteisö, joka tuottaa tieteen voimalla kestävää tulevaisuutta koko maailman parhaaksi. Se sijoittuu kansainvälisissä yliopistovertailuissa maailman sadan parhaan yliopiston joukkoon. Monitieteinen yliopisto toimii neljällä kampuksella Helsingissä sekä Lahden, Mikkelin ja Seinäjoen yliopistokeskuksissa. Lisäksi sillä on kuusi tutkimusasemaa eri puolilla Suomea ja yksi Keniassa. Yliopisto on perustettu vuonna 1640.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Helsingin yliopisto
Noin joka seitsemäs hakija pääsi sisään Helsingin yliopistoon3.7.2025 09:42:00 EEST | Tiedote
Yhteishaussa Helsingin yliopistoon valittiin 4 703 uutta opiskelijaa. Helsingin yliopisto oli Suomen suosituin yliopisto ensisijaisten hakijoiden määrän sekä hakijoiden kokonaismäärän perusteella.
Kaasuvuoto aloittaa haavan korjauksen kasveissa2.7.2025 18:01:00 EEST | Tiedote
Helsingin yliopiston tutkijat ovat löytäneet mekanismin, jonka avulla kasvit korjaavat suojaavan uloimman kerroksensa, korkkisolukon. Tällä löydöllä voi olla merkittäviä vaikutuksia maatalouteen ja elintarvikkeiden säilyvyyteen. Etyleenin ja hapen diffuusio haavan läpi käynnistää kasvin luonnollisen paranemisprosessin.
Kaksoisvalohoito vähentää ikenien verenvuotoa ja tulehdusta hammasimplanttien ympärillä1.7.2025 09:59:32 EEST | Tiedote
Kaksoisvalohoito (Lumoral) tarjoaa kotikäyttöön turvallisen ja tehokkaan vaihtoehdon implanttien ympäristön tulehduksen hallintaan ilman antibiootteja.
Tutut maatalousympäristön linnut vähenevät, eteläiset yleislajit runsastuvat30.6.2025 08:00:00 EEST | Tiedote
Moni tuttu lintulaji harvinaistuu entisestään. Varpusia ja kuoveja on nyt vähemmän kuin koskaan aiemmin. Toisaalta monien eteläisten lajien voittokulku jatkuu. Mustarastaita ja peukaloisia esiintyy ennätysmäisen runsaasti.
Panimoteollisuuden sivuvirroista terveellisiä elintarvikkeita27.6.2025 13:02:54 EEST | Tiedote
Helsingin yliopiston tutkijat ovat keksineet innovatiivisen ja kestävän tavan hyödyntää mäskiä ja muita panimoteollisuuden sivutuotteita muokkaamalla niistä hyödyllisiä elintarvikkeita.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme