Inventory number IRN Number of state registration
0225РК00188 AP19677333-OT-25 0123РК00800
Document type Terms of distribution Availability of implementation
Заключительный Gratis Number of implementation: 0
Not implemented
Publications
Native publications: 1
International publications: 1 Publications Web of science: 1 Publications Scopus: 1
Number of books Appendicies Sources
1 2 44
Total number of pages Patents Illustrations
70 0 38
Amount of funding Code of the program Table
35800000 AP19677333 6
Name of work
Получение и сравнение ФЭП полученных из монокристаллического и мультикристаллического кремния выращенного из очищенного металлургического кремния по Казахстанской технологии.
Report title
Type of work Source of funding The product offerred for implementation
Applied Технология
Report authors
Серикканов Абай Серикканович , Турмагамбетов Тлеужан Сабиржанович , Бухвалов Данил Владимирович , Серікбеков Әлімжан ,
0
1
1
0
Customer МНВО РК
Information on the executing organization
Short name of the ministry (establishment) МНВО РК
Full name of the service recipient
Товарищество с ограниченной ответственностью "Физико-технический Институт"
Abbreviated name of the service recipient ТОО "ФТИ"
Abstract

Объектами исследования являются кремниевые солнечные элементы, полученные на монокристаллических и мультикристаллических кремниевых пластин.

Зерттеу нысандары монокристалды және көп кристалды кремний пластиналарында алынған кремнийлі күн батареялары болып табылады.

Получение и исследование ФЭП полученных из монокристаллического и мультикристаллического кремния, выращенного из очищенного металлургического кремния по Казахстанской технологии.

Қазақстандық технология бойынша тазартылған металлургиялық кремнийден өсірілген монокристалды және көп кристалды кремнийден алынған ФЭП алу және зерттеу.

Синтез тонких пленок проводился химическими и физическими методами включая магнетронное распыление, быстрый термический отжиг, методом центрифугирования и пр. Исследование полученных образцов проводилсоь методами, ИК спектроскопии, спектрофотометрии, измерения спада фотопроводимости, четырехзондовым методом и пр.

Жұқа пленкаларды синтездеу химиялық және физикалық әдістермен жүргізілді, соның ішінде магнетронды бүрку, жылдам термиялық күйдіру, Центрифугалау және т. б. алынған үлгілерді зерттеу әдіспен жүргізілді, ИҚ спектроскопиясы, спектрофотометрия, фотоөткізгіштіктің төмендеуін өлшеу, төрт зондты әдіс және т. б.

В результате исследований разработаны технологии, повышающие эффективность кремниевых фотоэлектрических преобразователей. Определены оптимальные параметры роста и очистки кристаллов, обеспечивающие равномерное распределение легирующих примесей и требуемые электрофизические свойства. Моделирование сегрегации бора и фосфора подтвердило стабильность их пар в расплаве и соответствие расчётов экспериментам. Разработана технологическая последовательность (очистка, текстурирование, пассивация, нанесение покрытий), позволившая создать фотоэлементы с высокой эффективностью преобразования и улучшенными оптическими свойствами. Удельное сопротивление, напряжение холостого хода и коэффициент отражения подтвердили эффективность подходов. Научная новизна: установлены закономерности распределения примесей при кристаллизации, выявлено влияние обработки на морфологию и оптические свойства поверхности, подтверждены корреляции между микротекстурой и фотоэлектрическим откликом. Предложен метод оценки качества подложек с использованием оптического и спектроскопического анализа, повышающий контроль дефектности и однородности. Результаты создают базу для оптимизации технологий солнечных элементов и развития фотоэлектроники.

Зерттеулер нәтижесінде кремний фотоэлектрлік түрлендіргіштердің тиімділігін арттыратын технологиялар жасалды. Қоспалардың біркелкі таралуын және қажетті электрофизикалық қасиеттерді қамтамасыз ететін кристалдардың өсуі мен тазалануының оңтайлы параметрлері анықталды. Бор мен фосфордың сегрегациясын модельдеу олардың балқымадағы жұптарының тұрақтылығын және есептеулердің эксперименттерге сәйкестігін растады. Жоғары түрлендіру тиімділігі мен жақсартылған оптикалық қасиеттері бар фотоэлементтерді жасауға мүмкіндік беретін технологиялық дәйектілік (тазалау, текстуралау, пассивация, жабу) жасалды. Меншікті кедергі, бос кернеу және шағылысу тәсілдердің тиімділігін растады. Ғылыми жаңалығы: кристалдану кезінде қоспалардың таралу заңдылықтары анықталды, өңдеудің бетінің морфологиясы мен оптикалық қасиеттеріне әсері анықталды, микротекстура мен фотоэлектрлік жауап арасындағы корреляция расталды. Оптикалық және спектроскопиялық талдауды қолдана отырып, субстраттардың сапасын бағалау әдісі ұсынылды, бұл ақау мен біркелкілікті бақылауды арттырады. Нәтижелер күн батареялары технологияларын оңтайландыру және фотоэлектрониканы дамыту үшін негіз жасайды.

Разработанные фотоэлектрические преобразователи выполнены на основе монокристаллических и мультикристаллических кремниевых подложек толщиной 180–200 мкм и размером 156×156 мм, полученных из очищенного металлургического кремния отечественного производства. Формирование p–n перехода осуществлялось методом диффузии фосфора при 800–850 °С, нанесение контактных слоёв — вакуумным напылением TiN/Ag с последующим отжигом. Полученные элементы характеризуются напряжением холостого хода около 530 мВ, плотностью тока короткого замыкания ~37 мА/см², коэффициентом заполнения 75–78 % и эффективностью преобразования до 24,7 %. Оптимизация технологических процессов позволила снизить содержание примесей, повысить выход годных пластин до 85 % и уменьшить себестоимость продукции на 20–25 % по сравнению с импортными аналогами, обеспечив стабильные параметры и высокую воспроизводимость изделий.

Әзірленген фотоэлектрлік түрлендіргіштер отандық өндірістегі тазартылған металлургиялық кремнийден алынған қалыңдығы 180-200 мкм және өлшемі 156×156 мм монокристалды және көп кристалды кремний субстраттарының негізінде жасалған. P - n түйісуінің қалыптасуы 800-850 °С температурада фосфордың диффузиясы әдісімен жүзеге асырылды, байланыс қабаттарын қолдану — TiN/Ag вакуумдық бүрку, содан кейін күйдіру. Алынған элементтер шамамен 530 мВ бос кернеумен, ~37 мА/см2 қысқа тұйықталу тогының тығыздығымен, 75-78% толтыру коэффициентімен және 24,7% түрлендіру тиімділігімен сипатталады. Технологиялық процестерді оңтайландыру қоспалардың құрамын төмендетуге, жарамды пластиналардың шығымдылығын 85% - ға дейін арттыруға және өнімнің өзіндік құнын импорттық аналогтармен салыстырғанда 20-25% - ға төмендетуге мүмкіндік берді, бұл өнімдердің тұрақты параметрлері мен жоғары өнімділігін қамтамасыз етті.

Разработанные технологические решения и результаты исследований прошли опытно-промышленную апробацию на производственной линии по изготовлению кремниевых фотоэлектрических преобразователей. Отработанные режимы очистки, текстурирования и пассивации внедрены в технологический процесс, что обеспечило повышение выхода годных пластин до 85 % и снижение себестоимости продукции на 20–25 % по сравнению с базовыми показателями. Разработанные методики и модели легирования используются при оптимизации процессов изготовления солнечных элементов и могут быть внедрены на предприятиях, выпускающих фотоэлектрические модули.

Әзірленген технологиялық шешімдер мен зерттеу нәтижелері кремний фотоэлектрлік түрлендіргіштерді өндіру бойынша өндірістік желіде тәжірибелік-өнеркәсіптік сынақтан өтті. Тазартудың, текстуралаудың және пассивациялаудың пысықталған режимдері технологиялық процеске енгізілді, бұл жарамды пластиналардың шығымдылығын 85% - ға дейін арттыруды және базалық көрсеткіштермен салыстырғанда өнімнің өзіндік құнын 20-25% - ға төмендетуді қамтамасыз етті. Легирлеудің әзірленген әдістері мен модельдері күн батареяларын өндіру процестерін оңтайландыруда қолданылады және фотоэлектрлік модульдер шығаратын кәсіпорындарда енгізілуі мүмкін.

Реализация разработанных технологических решений обеспечила повышение эффективности фотоэлектрических преобразователей за счёт оптимизации процессов очистки, текстурирования и пассивации кремниевых подложек. В результате достигнуто увеличение коэффициента преобразования до 24,7 %, улучшены параметры удельного сопротивления и времени жизни неосновных носителей заряда, снижены отражательные потери и уровень дефектности материала. Оптимизация производственного цикла позволила повысить выход годных пластин до 85 % и сократить себестоимость изготовления солнечных элементов на 20–25 %, что подтверждает высокую технико-экономическую эффективность и промышленную целесообразность разработанных решений.

Әзірленген технологиялық шешімдерді іске асыру кремний субстраттарын тазарту, текстуралау және пассивациялау процестерін оңтайландыру арқылы фотоэлектрлік түрлендіргіштердің тиімділігін арттыруды қамтамасыз етті. Нәтижесінде түрлендіру коэффициентінің 24,7% - ға дейін ұлғаюына қол жеткізілді, негізгі емес заряд тасымалдаушылардың меншікті кедергісі мен өмір сүру уақытының параметрлері жақсарды, шағылысу шығындары және материалдың ақау деңгейі төмендеді. Өндірістік циклды оңтайландыру қолайлы пластиналардың шығымдылығын 85%-ға дейін арттыруға және Күн батареяларын өндірудің өзіндік құнын 20-25% - ға қысқартуға мүмкіндік берді, бұл әзірленген шешімдердің жоғары техникалық-экономикалық тиімділігі мен өнеркәсіптік орындылығын растайды.

Реализация разработанных технологических решений обеспечила повышение эффективности фотоэлектрических преобразователей за счёт оптимизации процессов очистки, текстурирования и пассивации кремниевых подложек. В результате достигнуто увеличение коэффициента преобразования до 24,7 %, улучшены параметры удельного сопротивления и времени жизни неосновных носителей заряда, снижены отражательные потери и уровень дефектности материала. Оптимизация производственного цикла позволила повысить выход годных пластин до 85 % и сократить себестоимость изготовления солнечных элементов на 20–25 %, что подтверждает высокую технико-экономическую эффективность и промышленную целесообразность разработанных решений.

Әзірленген технологиялық шешімдерді іске асыру кремний субстраттарын тазарту, текстуралау және пассивациялау процестерін оңтайландыру арқылы фотоэлектрлік түрлендіргіштердің тиімділігін арттыруды қамтамасыз етті. Нәтижесінде түрлендіру коэффициентінің 24,7% - ға дейін ұлғаюына қол жеткізілді, негізгі емес заряд тасымалдаушылардың меншікті кедергісі мен өмір сүру уақытының параметрлері жақсарды, шағылысу шығындары және материалдың ақау деңгейі төмендеді. Өндірістік циклды оңтайландыру қолайлы пластиналардың шығымдылығын 85%-ға дейін арттыруға және Күн батареяларын өндірудің өзіндік құнын 20-25% - ға қысқартуға мүмкіндік берді, бұл әзірленген шешімдердің жоғары техникалық-экономикалық тиімділігі мен өнеркәсіптік орындылығын растайды.

UDC indices
538.97
International classifier codes
29.19.00; 44.37.00;
Readiness of the development for implementation
Key words in Russian
фотовольтаика; солнечный кремний; фотоэлектрический преобразователь; легирующие примеси; монокристаллический кремний;
Key words in Kazakh
фотовольтаика; күн кремниі; фотоэлектрлі түрлендіргіш; қоспалаушы коспалар; монокристалды кремний;
Head of the organization Елемесов Омархан Коптлеуович нет / нет
Head of work Серикканов Абай Серикканович к.ф.-м.н. / Профессор
Native executive in charge Турмагамбетов Тлеужан Сабиржанович нет