|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Разработка пленок прозрачных проводящих оксидов для перспективных кремниевых солнечных элементов: применение методов электростатического ультразвукового спрей пиролиза и отжига в водородеНИР
Development of transparent conductive oxide films for advanced silicon solar cells: the use of methods of electrostatic ultrasonic spray pyrolysis and annealing in hydrogen
- Руководитель НИР: Унтила Г.Г.
- Ответственные исполнители: Кост Т.Н., Чеботарева А.Б.
- Участники НИР: Рябинкин А.Н., Степанов А.С.
- Подразделение: Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына
- Срок исполнения: 1 января 2016 г. - 31 декабря 2018 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 16-08-01195 А
- Номер ЦИТИС: АААА-А16-116020350195-3
- Тип: Прикладная
- Приоритетное направление научных исследований: Исследование наноструктур: физика, технологии, применение
- ПН России: Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
- Направление технологического прорыва России: Энергоэффективность и энергосбережение
- Критическая технология России: Технологии новых и возобновляемых источников энергии, включая водородную энергетику
-
Рубрики ГРНТИ:
- 44.41.35 Установки прямого преобразования энергии светового излучения в электрическую
- 29.19.31 Полупроводники
-
Ключевые слова:
возобновляемые источники энергии, водород, отжиг, спрей пиролиз, прозрачные проводящие оксиды
spray pyrolysis, annealing, transparent conductive oxides, hydrogen -
Описание:
_ В данном проекте предлагается продолжить развитие способа выращивания пленок прозрачных проводящих оксидов (ТСО) применительно к солнечным элементам (СЭ) из c-Si, в частности: 1) разработать процесс выращивания пленок ТСО (ZnO:Al и ZnO:In, In2O3:F и In2O3:Sn) методом электростатического ультразвукового спрей пиролиза (ES-USP) применительно к СЭ из c-Si. По сравнению с методом USP, ES-USP должен повысить производительность процесса за счет увеличения скорости роста пленки ТСО, а также снизить стоимость процесса за счет значительного снижения потерь пленкообразующих материалов; 2) разработать процесс отжига TCO/Si структур в водороде применительно к СЭ из c-Si с целью улучшения их параметров. Новизна проекта связана с тем, что: (i) ранее метод ES-USP для получения СЭ из c-Si с пленками ТСО не использовался, а также (ii) отжиг в водороде изучен недостаточно. Поэтому полученные при выполнении проекта результаты внесут вклад в восполнение этого пробела и позволят увеличить КПД СЭ из c-Si, изготовленных с использованием пленок ТСО.
- Добавил в систему: Чеботарева Алла Борисовна
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Разработка пленок прозрачных проводящих оксидов для перспективных кремниевых солнечных элементов: применение методов электростатического ультразвукового спрей пиролиза и отжига в водороде |
| Результаты этапа: Исследовано применение метода электростатического ультразвукового спрей пиролиза а также отжига этих пленок в водороде для выращивания и модификации свойств пленок оксида цинка, легированного индием и фтором (FIZO), предназначенных для использования в кремниевых солнечных элементах. Варьировали толщину пленок, соотношение концентраций хлорида и ацетата цинка в пленкообразующем растворе, температуру и длительность отжига. Исследовали морфологию и элементный состав пленок, спектры пропускания, отражения и поглощения, параметры зависимостей Suns-Voc гетеропереходов FIZO/p-Si (напряжение холостого хода и псевдо-фактор заполнения). Основываясь на результатах исследования, получен солнечный элемент на основе структуры FIZO/(pp+)Cz-Si с КПД 10.5%, что на 1.3% выше мирового уровня для солнечных элементов данного класса. | ||
| 2 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Разработка пленок прозрачных проводящих оксидов для перспективных кремниевых солнечных элементов: применение методов электростатического ультразвукового спрей пиролиза и отжига в водороде |
| Результаты этапа: Проект направлен на разработку оригинального метода – электростатического ультразвукового спрей пиролиза (ES-USP) – для выращивания пленок прозрачных проводящих оксидов (ТСО) применительно к солнечным элементам (СЭ) из кристаллического кремния (c-Si), а также на разработку процесса отжига TCO/с-Si структур в водороде применительно к СЭ из c-Si с целью улучшения их параметров. В 2017 году планировалось 1) исследовать и оптимизировать параметры процесса выращивания методом ES-USP и отжига в водороде пленок оксида цинка, легированного алюминием и фтором (FAZO); 2) получить лабораторные образцы кремниевых СЭ на основе гетероперехода FAZO/p-Si. План работы выполнен. Исследованы морфология и структура выращенных пленок, их оптические и электрические свойства (спектры пропускания, отражения, поглощения, эффект Холла), а также фотоэлектрические свойства гетероперехода FAZO/p-Si (параметры зависимостей Suns-Voc, Voc и p-FF). Разработанные пленки были применены для изготовления лабораторных СЭ с проволочной контактной гребенкой (конструкция LGCell). Получен СЭ на основе структуры FZO/(pp+)Cz-Si с КПД 11.7%, что выше мирового уровня для СЭ на основе гетероперехода легированный ZnO/c-Si. В 2017 году опубликованы 2 статьи в высокорейтинговых журналах (Solar Energy – импакт фактор 4.739, Solar Energy Materials and Solar Cells – импакт фактор 4.799), 1 статья послана в печать (журнал Solar Energy). Сделан доклад на Школе молодых ученых "Высокоэффективные солнечные фотоэнергосистемы" (Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе, г. Санкт-Петербург, устный доклад). | ||
| 3 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Разработка пленок прозрачных проводящих оксидов для перспективных кремниевых солнечных элементов: применение методов электростатического ультразвукового спрей пиролиза и отжига в водороде |
| Результаты этапа: В 2018 году опубликовано 5 статей, из них 3 – в высокорейтинговом журнале Solar Energy (импакт фактор 4.831), 1 – в журнале AIP Conference Proceedings, 1 – в журнале Proceedings of SPIE, 2 статьи посланы в печать (в журнал Solar Energy). Сделано 2 доклада на международных конференциях: (i) 14th International Conference on Concentrator Photovoltaic Systems (CPV-14) (16-18 апреля 2018, Puertollano, Spain), (ii) SPIE Photonics Europe 2018 (22-26 апреля 2018 Strasbourg, France). | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".