Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка высокоэффективных солнечных элементов на основе микроструктурированного монокристаллического кремния для энергогенерирующих устройств и систем энергоснабжения.

Номер контракта: 14.575.21.0012

Руководитель: Фукс Борис Исаакович

Должность руководителя: ведущий научный сотрудник

Докладчик: Хафизов Ренат Закирович, инженер

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
фотоэлектрические преобразователи солнечной энергии, фотовольтаические ячейки, поверхностная рекомбинация, солнечные элементы, солнечные панели, солнечные модули, альтернативная возобновляемая энергетика

Цель проекта:
Разработка высокоэффективных солнечных элементов (СЭ) на основе микроструктурированного монокристаллического кремния для энергогенерирующих устройств и систем энергоснабжения.

Основные планируемые результаты проекта:
- Результаты разработки физико-математической модели высокоэффективных СЭ на основе микроструктурированного монокристаллического кремния и проведение математического моделирования фотовольтаических структур с пониженной электронно-дырочной рекомбинацией;
- Результаты разработки основ технологии формирования высокоэффективного СЭ на основе микроструктурированного монокристаллического кремния;
Результаты проектирования топологии высокоэффективного СЭ на основе микроструктурированного монокристаллического кремния ;
- Эскизная конструкторская документация на стенд для исследования функциональных характеристик экспериментального образца СЭ ;
Эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец высокоэффективного СЭ ;
Экспериментальный образец высокоэффективного СЭ на основе микроструктурированного монокристаллического кремния с КПД выше 20%.


Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Научно-техническая задача, на решение которой направлена работа, заключается в создании кремниевых солнечных элементов с высоким коэффициентом преобразования солнечной энергии, достигаемым за счет микроструктурирования монокристаллической полупроводниковой подложки, в результате которого в ее приповерхностной области создается трехмерное (3D) электрическое поле, препятствующее рекомбинации фотогенерированных носителей.
Новые конструктивно-технологические подходы создания фотовольтаических структур для солнечных элементов обеспечат эффективность преобразования солнечной энергии не менее 20%. Ожидаемые результаты соответствуют мировому уровню в области разработки высокоэффективных кремниевых СЭ.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
С учетом постоянного повышения стоимости не возобновляемых источников (нефть, газ, уголь) и непрерывного снижения цены солнечной электроэнергии, демонстрируемого в течение последних лет, производство солнечных энергосистем является одной из доминирующих тенденций развития современной энергетики. Актуальность разработок высокоэффективных солнечных элементов обусловлена тем, что чем выше их эффективность, тем меньше площадь энергогенерирующих панелей, несущих конструкций и электронных устройств, обеспечивающих их работу. За счет этого существенно снижается стоимость солнечной электроэнергии.
В результате выполнения работы будут созданы отечественные солнечные элементы на основе монокристаллического кремния с эффективностью преобразования солнечной энергии, превышающей 20%, т.е. не менее чем на 15% большей, чем у лучших аналогов, производимых в настоящее время.

Текущие результаты проекта:
Проведено теоретическое обоснование возможности реализации ВСЭ на основе, микроструктурированного монокристаллического кремния, разработана физико-математическая модель и проведено моделирование фотовольтаических структур с пониженной электронно-дырочной рекомбинацией.
Разработана методика и стенд для измерения параметров и характеристик функционирования экспериментального образца ВСЭ на основе ММК. Стенд включает в себя имитатор солнечного излучения, блок эталонного солнечного элемента, столик для закрепления солнечных элементов, блок измерения тока и температуры эталонного солнечного элемента, блок измерения вольт-амперной характеристики солнечного элемента, компьютер для управления измерениями, отображения, сохранения и обработки результатов измерений.
Разработана программное обеспечение автоматизированных измерений характеристик СЭ.
Проведено проектирование топологии и разработана эскизная КД на экспериментальный образец высокоэффективного СЭ на основе микроструктурированного монокристаллического кремния.
Разработана маршрутная карта изготовления экспериментального образца высокоэффективного СЭ на основе микроструктурированного монокристаллического кремния.