俄罗斯技术转化项目——提高地面和航天太阳能电池效率的新材料

 

所属行业：电力、热力、燃气、水生产和供应业

 

成果属性：发明专利

 

技术领域：新材料/新能源

 

成熟度：样品

 

拟交易价格：20-100万

 

技术合作方式：合作开发

 

技术成果/项目简介：先进材料包括基于多组分AIIIBV固溶体的半导体结构。 人们对这些问题的兴趣是通过同时协调晶格参数和相关材料的热膨胀系数来形成结构完美的异质转移。 因此，使用在GaAs底上生长的五组分AlGaInPAs固溶体可以实现几乎完美的异质结。 通过改变组成，Eg可以在0.5至2.5eV的宽范围内变化。 使用梯度外延（HE）技术，可以获得给定Eg分布的无缺陷异质结构。 研究结果表明，利用五组分异质结构AlxGayIn1-x-yPzAs1-z可用于获得高效的太阳能电池。

       提高太阳能电池（太阳能电池）效率的有前途的方法之一是使用渐变间隙AlxGa1-xAs – InxGa1-xAs异质结构。梯度间隙结构是可变组成的层，其带隙（Eg）以一定间隔变化。例如，这些化合物的eV从0.36（InAs）到2.168（AlAs）eV不等，这对应于可见辐射范围（593–1252 nm）。在这种情况下的主要特征之一是相邻层的晶格常数的接近度，这对于避免层界面处的弹性应力的松弛和错配位错的形成是必要的，该错配位错使材料的结构和复合性能恶化。根据提出的研究结果，基于AlxGa1-xAs – InxGa1-xAs梯度间隙异质结构的SC效率值在AM1.5为25.1％。

       提高限流电阻效率的方法之一是寻求技术改进，旨在减少AIIIBV film-Si衬底边界晶体结构缺陷的数量。 在这方面，提供低温合成AIIIBV薄膜的最有前途的方法是脉冲激光沉积（ILN）和离子束沉积（ILO）。 当AL0.3Ga0.7As和GaP薄膜喷涂在p型硅衬底上并进一步热循环时，p-Si衬底和n-Si层之间产生p-n过渡，这是由于砷或磷原子的扩散而发生的。 研究表明，与Al0.3Ga0.7As/GaAs结构相比，GaP/Si结构对光谱的较短波长区域具有灵敏度偏移。 研究表明，所得SE的空载电压的最大值达到0.9v，外部量子效率约为74.5％。

        提高太阳能电池效率的新方向是创建具有基于GeSi和III-V化合物的量子点（QD）的纳米异质结构。使用梯度外延（GE），基于III-V化合物（GaPAs-QD / GaAs）的固溶体获得了半导体量子点。 GaAs矩阵中具有InAs QD的异质结构引起了人们的极大兴趣。在太阳能电池中使用量子尺寸结构为控制光响应光谱带提供了可能性。研究表明，通过离子束沉积为SC制备具有量子点的InAs / GaAs异质结构的可行性。所获得的结果作为有效光电转换器的半导体结构的有源层可能具有实际意义。

       改变太阳能电池特性的解决方案之一是使用功能性涂层。这允许在不显着改变其生产技术的情况下实现光电转换器的效率的提高。这种多功能涂层可以同时减少太阳能电池的反射损耗和欧姆损耗，并扩大光谱灵敏度。可以基于半导体氧化物和掺杂有金属纳米粒子的聚乙烯醇缩丁醛（PVB）薄膜来创建此类涂层。将金属纳米颗粒结合到膜中使得可以在相当宽的范围内改变折射率。另外，用纳米颗粒掺杂半导体氧化物膜可以增加其导电性。金属纳米颗粒的另一个重要特性是出现等离子体激元共振，其结果是吸收了太阳光谱中的紫外线部分。由于所有这些特性，具有纳米颗粒的功能性涂层提高了太阳能电池的效率。因此，对在TiO2膜中使用银纳米颗粒的研究表明，漂白对3级限流电阻特性的最大影响是施加在上部级联上。发现在300–450 nm范围内，GaInP级联的外部量子产率提高了20％。获得的结果表明，在短波长（300-450 nm）光电转换器中，可以使用掺杂有银纳米颗粒的TiO2薄膜作为功能涂层。

 

科研团队核心人员姓名：瑟索耶夫·伊戈尔·亚历山德罗维奇

 

职务/职级：光伏与纳米技术工程学院科学教育中心主任/技术科学博士，副教授

 

单位名称：北高加索联邦大学

 

团队或所属部门名称：光伏与纳米技术工程学院科学教育中心

 

个人简历：教育:

诺沃切尔卡斯理工学院(1977-1986年)。

专业:

机械工程、金属切割机和工具。

2010年，获工程科学博士学位。

奖项和奖项:

1. 莫斯科索契国际博览会参赛证书。

2. 俄罗斯参加的证书和奖章，在斯塔夫罗波尔的罗斯托夫展览。

3. 他是俄罗斯纳米技术学会(nor)的成员。

4. 他是天狼星计划纳米技术领域的专家。

主要工作地点：

北高加索联邦大学，光电和纳米技术工程科学教育中心主任。

北高加索联邦高等教育大学的科学教育中心和纳米技术主任。

科学兴趣：

太阳能材料，多成分异性和纳米技术，量子点，离子辐射沉积，梯度外延，分子辐射外延，激光烧蚀。

5年出版总数，36篇：

8项发表在科学核心或Scopus网络索引上。

自2015年以来的主要科学成果。研究了掺银纳米粒子的TiO2薄膜的抗反射涂层和光电转换器透明触点的性能。确定了功能性TiO2-Ag涂层中银纳米颗粒的浓度对GaInP / GaAs / Ge光电转换器特性的影响。结果表明，在太阳能电池表面上使用银纳米颗粒可以扩大对紫外线区域的光谱敏感性，从而使效率提高1-2％。我们研究了梯度外延的特征，以通过稀薄的气体区域获得III-V固溶体的微观和纳米结构，在异质界面附近发现了梯度间隙组成的急剧变化。我们研究了通过脉冲激光沉积获得的有希望的太阳能电池上的III-V化合物（GaP，AlxGa1-xAs）薄膜。研究结果表明，在硅上沉积III-V化合物时会形成p-n-dip现象

研究了光电纳米异质结构中基于亚联轴器的线性中间子区域的再生过程。研究了在硅基座上的GexSi1-x纳米异质结构和由离子辐射沉积产生的InGaAs基座上的InGaAs化合物中的3个量子点。通过离子辐射沉积，显示了基于GexSi1-x - Si和AIIIBV多元化化合物形成量子点的基本可能性。

蓝宝石表面形态学的研究结果显示，在不同的政权下，离子束的作用表明，利用离子抛光将蓝宝石的粗糙程度降低到0.6纳米，这是世界范围内的结果。

实施科学项目的经验：

曾担任过项目经理：

1）2017年2月6日第10/17号，“a铅修饰物的生产技术的发展”，

2）2017年8月29日第104/17号“基于GaAs / Si异质结构获得二极管的可能性的研究”，

3）10.16.20017第118/17号“为确保无线电设备的运行而开发稳定的电源装置和模块”，

4）第580-12-I号，2018年11月15日，“用于功率二极管的铜基产品的退火工艺研究”，

5）第012-C4号，2018年11月29日，“用于制造AVIS-P微型卫星太阳能电池板的具有量子点的砷化镓的高性能光伏电池的开发和供应（太阳能电池）”，第3/19号，2019年2月4日。

项目的执行者：

1）第2014/216号“开发用于光电产品的有前途的材料和结构的生产方法”，项目代码：2516（在国家任务框架内获得俄罗斯教育和科学部的财政支持）。

过去5年的教育活动经验

1.指导北高加索联邦大学（SKFU）研究生Kravtsov Alexander Alexandrovich的科学工作，他成功辩护了他的主题为“开发用于制备和研究基于钛和铈的氧化物的电子设备纳米材料的理化性质的方法的研究”的论文，该专业是05.27。 06-2017年3月用于生产半导体，材料和电子设备的技术和设备

2.指导北高加索联邦大学（NKFU）研究生Devitsky Oleg Vasilievich的研究工作，他成功地捍卫了他的论文“在硅衬底上通过脉冲激光喷涂生产GaP和AlGaAs薄膜并研究”专业05.27.06-技术和设备于2017年6月生产半导体，材料和电子设备

摘要

1986年，他从诺沃切尔卡斯理工学院毕业。他的专长是“机械工程、金属切割机和工具”。

1993年,研究生毕业后在国立技术大学(切尔卡斯克НГТУ)科学专长05.27.06的博士论文答辩─“技术和设备生产半导体电子技术、材料和设备”。

从1989年到1993年，他与白俄罗斯明斯克电子研究所和莫斯科南极研究所一起从事研究和合同工作。

1995年，他被诺沃切尔顿州立技术大学物理学和微电子学系聘为助理教授。

2001年，他被任命为伏尔加登国立技术大学伏尔加登研究所的电气和自动化系主任。

2009年，他被任命为北高加索国立技术大学纳特梅特电子材料技术教授。

2010年,博士毕业后在南俄国立技术大学科学专长05.27.06的博士论文答辩─“半导体制造技术和设备电子技术、材料和设备年产品。”

2010年，他被任命为南罗斯托夫科学中心太阳能源实验室主任。

自2012年以来，他一直担任光伏技术和纳米技术科学教育中心主任。

159篇论文的作者，4项发明专利，1份国家计算机注册证书，3份培训津贴。

 

联系方式：段晓宇 duanxiaoyu0158@163.com