The object of research, development or design (in Russian) : Создание FTS магнетронной установки, слои poly-Si, ITO и AZO, структуры Si/SiOx/poly-Si(n)/TCO.

The object of research, development or design (in Kazakh) : FTS магнетрондық қондырғысын құру, poly-Si, ITO, AZO қабаттары, Si/SiOx/poly-Si(n)/TCO құрылымдары.

Aim of work (in Russian) : Создание уникальной установки FTS магнетронного осаждения для формирования высокоэффективных TOPCon кремниевых солнечных элементов без этапов, включающих в себя использование токсичных газов. Исследование влияния различных параметров осаждения на физические свойства пленок Si, ITO и AZO.

Aim of work (in Kazakh) : Улы газдарды пайдалануды қамтитын қадамдарсыз жоғары тиімді TOPCon кремнийлі күн батареяларын қалыптастыру үшін бірегей FTS магнетронды шашырату қондырғысын құру. Әр түрлі тұндыру параметрлерінің Si, ITA және AZO пленкаларының физикалық қасиеттеріне әсерін зерттеу.

Методы исследования (на русском) : Cтруктуры c-Si/SiOₓ/poly-Si(n) изготовлены на подложке c-Si p-типа (ρ ≈ 10–15 Ом·см, толщина ~500 мкм). Перед осаждением проводилась стандартная химическая очистка подложек с последующей активацией поверхности. Формирование туннельного слоя SiOх осуществлялось комбинированным методом, включающим обработку в азотной кислоте (HNO3) и/или УФ-озонную обработку. Такой подход позволил получить тонкий (~1,5–2 нм), плотный и равномерный оксидный слой с высокой степенью пассивации поверхности кремния. На подготовленную поверхность подложек наносились тонкие слои кремния методом FTS (Facing Target Sputtering) магнетронного распыления. Для оптимизации параметров осаждения варьировались: режим разряда (RF/DC), поток аргона (30–80 sccm), рабочее давление (0,21–0,65 Па), мощность распыления (30–150 Вт), расстояние между мишенями (8,5–13,5 см). Для формирования проводимости n-типа применялся метод Proximity Rapid Thermal Diffusion (PRTD), при котором на поверхность образца размещалась фосфорсодержащая стеклообразная плёнка, не контактирующая непосредственно с кремнием. Процесс отжига проводился при температуре 850–950 °C в течение 1–3 минут, что обеспечивало диффузию фосфора в слой poly-Si без повреждения туннельного оксида. После термообработки проводился комплексный анализ полученных структур методами: FTIR-спектроскопии, Сканирующей электронной микроскопии (SEM), Фотолюминесценции (PL), Измерений времени жизни носителей методом QSSPC, Рентгеноструктурного анализа (XRD)

Методы исследования (на казахском) : c-Si/SiOₓ/poly-Si(n) құрылымдары p-типті c-Si төсенішінде жасалды (ρ ≈ 10-15 Ом·см, қалыңдығы ~500 мкм). Тұндыру алдында төсеніштердің стандартты химиялық тазарту жүргізілді, содан кейін беті белсендірілді. SiOₓ туннель қабатын қалыптастыру үшін азот қышқылын өңдеуі (HNO3) және/немесе ультракүлгін озонды өңдеуді қамтитын аралас әдіспен жүзеге асырылды. Бұл тәсіл кремний бетінің жоғары пассивациясы бар жұқа (~1,5–2 нм), тығыз және біркелкі оксид қабатын алуға мүмкіндік берді. Дайындалған төсеніш бетіне FTS (Facing Target Sputtering) магнетронды бүрку әдісімен кремнийдің жұқа қабаттары түсірілді. Тұндыру параметрлерін оңтайландыру үшін әртүрлі режимдер қолданылды: разряд режимі (RF/DC), аргон ағыны (30-80 sccm), қысым (0,21–0,65 Па), бүрку қуаты (30-150 Вт), нысана аралығы (8,5–13,5 см). n-типті өткізгіштікті қалыптастыру үшін proximity Rapid Thermal Diffusion (PRTD) әдісі қолданылды, онда кремниймен тікелей байланыста болмайтын құрамында фосфор бар шыны тәрізді қабықша үлгісінің бетіне орналастырылды. Күйдіру процесі 850-950 °C температураларда 1-3 минут бойы жүргізілді, бұл фосфордың туннель оксидіне зақым келтірмеуінің poly-Si қабатына диффузиясын қамтамасыз етті. Термиялық күйдіруден кейін алынған құрылымдарға FTIR-спектроскопия, сканерлеуші электронды микроскопия (SEM), фотолюминесценция (PL), QSSPC әдісімен тасымалдаушылардың өмір сүру уақытын өлшеу, рентгендік құрылымдық талдау (XRD)әдістерімен кешенді талдау жүргізілді

Obtained results and novelty (in Russian) : В результате выполненных исследований оптимизированы параметры FTS-магнетронного распыления для формирования плотных и однородных кремниевых плёнок. Также определена зависимость интенсивности магнитного поля от расстояния между мишенями, что позволило повысить стабильность плазмы и качество осаждаемых слоёв. Впервые для данной конфигурации FTS-установки установлено, что при увеличении расстояния между мишенями от 8,5 до 13,5 см магнитная индукция снижается от 105 мТ до 55 мТ. Разработан технологический маршрут формирования poly-Si(n)/SiOₓ/c-Si структур без использования токсичных газов. Установлено, что метод PRTD (Proximity Rapid Thermal Diffusion) является наиболее эффективным для легирования и кристаллизации плёнок poly-Si, обеспечивая повышение времени жизни неосновных носителей и улучшение селективных свойств контакта.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Жүргізілген зерттеулер нәтижесінде тығыз және біртекті кремний қабықшаларын қалыптастыру үшін FTS-магнетронды бүрку параметрлері оңтайландырылды. Магнит өрісінің қарқындылығының мақсаттар арасындағы қашықтыққа тәуелділігі анықталды, бұл плазманың тұрақтылығы мен тұндырылған қабаттардың сапасын арттыруға мүмкіндік берді. Бұл FTS қондырғысының конфигурациясы үшін алғаш рет нысандар арасындағы қашықтық 8,5-тен 13,5 см-ге дейін ұлғайған кезде магниттік индукция 105 мТ-дан 55 мТ-ға дейін төмендейтіні анықталды. Улы газдарды пайдаланбай poly-Si(n)/SiOₓ/c-Si құрылымдарын қалыптастырудың технологиялық бағыты әзірленді. PRTD (Proximity Rapid Thermal Diffusion) әдісі poly-Si пленкаларын лигерлеу және кристалдандыру үшін ең тиімді болып табылады, бұл негізгі емес тасымалдаушылардың өмір сүру уақытын ұзартуды және контактінің селективті қасиеттерін жақсартуды қамтамасыз етеді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Толщина осаждённых кремниевых слоёв составляла 10–150 нм. Рабочее давление при осаждении: 0,21–0,65 Па, поток аргона 30–80 sccm, оптимальный режим — DC-магнетронное распыление при мощности 100–150 Вт, полученные плёнки характеризуются высокой плотностью (2,2–2,3 г/см3)

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Тұндырылған кремний қабаттарының қалыңдығы 10-150 нм болды. Тұндыру кезіндегі қысымы: 0,21-0,65 Па, аргон ағыны 30-80 sccm, оңтайлы режим — 100-150 Вт қуатта DC-магнетронды бүрку, алынған пленкалар жоғары тығыздықпен сипатталады (2,2-2,3 г / см3)

Level of implementation (in Russian) : Разработанная технология формирования c-Si/SiOх/poly-Si(n) структур успешно апробирована в лабораторных условиях на базе установки FTS-магнетронного распыления. Полученные результаты используются для оптимизации технологических процессов при создании селективных пассивирующих контактов для солнечных элементов типа TOPCon. Кроме того, полученные данные используются для исследований студентов, магистрантов и докторантов PhD Школы материаловедения и зеленых технологий КБТУ.

Level of implementation (in Kazakh) : c-Si/ЅіОх/poly-Si(n) құрылымдарын қалыптастырудың әзірленген технологиясы FTS-магнетронды бүрку қондырғысы негізінде зертханалық жағдайларда сәтті сыналды. Нәтижелер TOPCon типті күн батареялары үшін селективті пассивті контактілерді жасау кезінде технологиялық процестерді оңтайландыру үшін қолданылады. Бұдан басқа, алынған деректер ҚБТУ материалтану және жасыл технологиялар мектебінің студенттері, магистранттары және PhD докторанттарының зерттеуі үшін пайдаланылды.

Efficiency (in Russian) : Результаты данного исследования позволяют обеспечить формирование тонкого туннельного SiOх слоя с высокой пассивирующей способностью. Также в перспективе использование FTS магнетронного распыления позволит снизить себестоимость процесса, а также повысить экологическую и технологическую безопасность процесса за счёт отказа от токсичных газов и уменьшения количества технологических стадий. Разработанная методика имеет высокий потенциал практического применения в технологиях высокоэффективных кремниевых и Si/перовскитных тандемных солнечных элементов.

Efficiency (in Kazakh) : Бұл зерттеудің нәтижелері жоғары пассивтілік қабілеті бар жұқа SiOх туннель қабатының қалыптасуын қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Сондай-ақ, болашақта FTS магнетронды бүркуді пайдалану процестің өзіндік құнын төмендетуге, жәнеде улы газдардан бас тарту және технологиялық кезеңдер санын азайту арқылы процестің экологиялық және технологиялық қауіпсіздігін арттыруға мүмкіндік береді. Әзірленген әдістеме жоғары тиімді кремний және Si/перовскит тандемді күн батареяларының технологияларында практикалық қолданудың жоғары әлеуетіне ие.

Field of application (in Russian) : Фотогальваника, наноматериалы и нанотехнологии

Field of application (in Kazakh) : Фотогальваника, наноматериалдар және нанотехнологиялар.