The object of research, development or design (in Russian) : Кристаллы Cu2ZnSnS4 (CZTS) и Cu2ZnSnSe4 (CZTSe)

The object of research, development or design (in Kazakh) : Cu2ZnSnS4 (CZTS) және Cu2ZnSnSe4 (CZTSe) кристалдары

Aim of work (in Russian) : Разработка научных основ получения качественных халькогенидных кристаллов Cu2ZnSnS4 (CZTS) и Cu2ZnSnSe4(CZTSe) раствор-расплавленным методом роста для их возможного применения в качестве адсорбирующего слоя фотоэлектрического преобразователя солнечного света.

Aim of work (in Kazakh) : Күн сәулесін фотоэлектрлік түрлендіргіштің адсорбциялық қабаты ретінде қолдану үшін, кристал өсірудің балқыма-ерітінді әдісін қолдана отырып Cu2ZnSnS4 (CZTS) және Cu2ZnSnSe4 (CZTSe) жоғары сапалы халькогенидті кристалдарын алудың ғылыми негіздерін жасап шығару.

Методы исследования (на русском) : Методы исследования характеристик полученных материалов, а также методики синтеза включают: • раствор-расплавленный метод роста кристаллов • Рентгенофазовый анализ (РФА) • Сканирующая электронная (СЭМ) микроскопия • Спектроскопия УФ/видимого света • Газовая адсорбция типа БЭТ (БЭТ), определение площади поверхности и пористости • Колебательная спектроскопия • Термический анализ, дифференциально-сканирующая калориметрия (ДСК/ТГ) • Динамическое рассеяние света (ДРС). • Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС) • Спектроскопия диффузионного отражения (СДО)

Методы исследования (на казахском) : Алынған материалдардың сипаттамаларын зерттеу әдістері, сондай-ақ синтездеу әдістемелері: • Кристалдарды өсірудің балқыма-ерітінді әдісі; • Рентгенофазалық талдау (РФА) Электронды сканерлеу микроскопиясы (СЭМ) • УК/көрінетін жарық спектроскопиясы • БЭТ (БЭТ) типті газды адсорбция, беттің ауданы мен кеуектілігін анықтау • Тербелмелі спектроскопия • Термиялық талдау, дифференциалды-сканерлеу калориметрия (ДСК / ТТ) • Жарықтың динамикалық шашырауы (ЖДШ) • • Рентгендік фотоэлектронды спектроскопия (РФЭС) • Диффузиялық көрініс спектроскопиясы (ДКС)

Obtained results and novelty (in Russian) : В соответствии с календарным планом были изучены влияния состава шихты и типа растворителя на стехиометрию получаемых кристаллов. Для исследования влияния состава шихты на стехиометрию кристаллов были апробированы два способа. Первый – путем добавления в шихту избытка Cu, Zn или Sn и его дальнейшей изотермической перекристаллизацией; второй – добавлением селенида цинка в шихту и его дальнейшей перекристаллизацией в градиенте температур. Во всех случаях в качестве растворителя использовалась эвтектическая смесь солей KI-KCl. Для получения твердых растворов был разработан инновационный подход, заключающийся в проведении сульфидизации селенового кестерита в безвакуумных условиях, что позволяет сократить экономические и технологические нужды. В работе установлены оптимальные температурные режимы для получения качественных монофазных кристаллов кестерита. Был разработан способ получения монокристаллических зерен кестерита и его твердых растворов в без вакуумных условиях. Электрохимическим методом была выявлена фоточувствительность получаемых кристаллов. Данные материалы могут найти применение при производстве солнечных батареи технологией монозернового слоя (Monograin sloar cell), а также использоваться в качестве мишени в технологии магнетронного распыления.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Күнтізбелік жоспарға сәйкес алынған кристалдардың стехиометриясына шихта құрамы мен еріткіш түрінің әсері зерттелді. Шихта құрамының кристалдар стехиометриясына әсерін зерттеу үшін екі әдіс сыналды. Біріншісі – шихтаға артық Cu, Zn немесе Sn қосу және оны одан әрі изотермиялық қайта кристалдандыру арқылы; екіншісі – шихтаға мырыш селенидін қосу және оны температура градиентінде одан әрі қайта кристалдандыру арқылы. Барлық жағдайларда еріткіш ретінде KI-KCl тұздарының эвтектикалық қоспасы қолданылды. Қатты ерітінділерді алу үшін экономикалық және технологиялық қажеттіліктерді азайтуға мүмкіндік беретін вакуумсыз жағдайларда селен кестерит сульфидизациясын жүргізуден тұратын инновациялық тәсіл әзірленді. Жұмыс барысында жоғары сапалы монофазды кестерит кристалдарын алу үшін оңтайлы температуралық режимдер орнатылды. Кестериттің монокристалды түйіндерін және оның қатты ерітінділерін вакуумсыз жағдайда алу әдісі жасалды. Электрохимиялық әдіспен алынған кристалдардың фотосезімталдығы анықталды. Бұл материалдар күн батареяларын өндіруде монотүйірлі қабат технологиясымен (Monograin sloar cell), сондай-ақ магнетронды бүрку технологиясында нысана ретінде қолданыла алады.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Разработка новых способов получения качественных кристаллов Cu2ZnSnS4 (CZTS) и Cu2ZnSnSe4(CZTSe), а также исследование их свойств, несомненно, внесет вклад в развитие фундаментальной науки. Благодаря полученным качественным кристаллам CZTS/CZTSe появляется возможность создания солнечных элементов с рекордными показателями эффективности конверсии солнечной энергии, кроме того подбор оптимального растворителя и условии роста позволит улучшить методики получения других функциональных халькогенидных кристаллов.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Cu2ZnSnS4 (CZTS) және Cu2ZnSnSe4(CZTSe) сапалы кристалдарын алудың жаңа әдістерін жасау, оларды зерттеу, әрине, іргелі ғылымның дамуына үлес қосады. Алынған CZTS/CZTSe сапалы кристалдарының арқасында күн энергиясын конверсиялау тиімділігінің рекордты көрсеткіштері бар күн элементтерін жасау мүмкіндігі пайда болады, сонымен қатар оңтайлы еріткіштерді таңдау және өсу шарттары басқа функционалдық халькогенид кристалдарын алу әдістемесін жақсартуға мүмкіндік береді.

Level of implementation (in Russian) :

Level of implementation (in Kazakh) :

Efficiency (in Russian) :

Efficiency (in Kazakh) :

Field of application (in Russian) : Солнечная энергетика

Field of application (in Kazakh) : Күн энергетикасы