Разработка фотоэлектрических преобразователей на основе кристаллического кремния с конкурентными на мировом рынке энергетическими и экономическими показателями Горшков Александр Владимирович, к.ф.-м.н

Соглашение о предоставлении субсидии от 20 октября 2014 г. «Разработка фотоэлектрических преобразователей на основе кристаллического кремния с конкурентными на мировом рынке энергетическими и экономическими показателями» Заказчик – Министерство образования и науки Российской Федерации Получатель субсидии – государственный университет "Дубна" 2014 года Индустриальный партнёр – ЗАО «МПОТК «ТЕХНОКОМПЛЕКТ» Начало проекта – 20 октября 2014 года Окончание проекта – 31 декабря 2016 года Научный руководитель проекта - Крюков Юрий Алексеевич Общая информация о проекте

Цели проекта Разработка усовершенствованной конструкции и научных основ технологии создания фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) и фотоэлектрических модулей на основе кристаллического кремния с улучшенными технико- экономическими характеристиками Разработка инновационной системы отбора мощности и преобразования электроэнергии, получаемой от ФЭП в электроэнергию промышленной частоты Создание конкурентоспособных на внутреннем и внешнем рынке экономичных и эффективных фотоэлектрических станции на базе ФЭП из кристаллического кремния

Планируемые результаты проекта Разработка усовершенствованной конструкции и научных основ технологии создания фотоэлектрических преобразователей на основе кристаллического кремния с эффективностью более 20 % Создание на основе разработанных ФЭП фотоэлектрических модулей с эффективностью 18% при снижения себестоимости до 20 руб./Вт (пик) Разработка экспериментального образца фотоэлектрической станции с номинальной выходной мощностью – Вт на основе инновационной системы отбора мощности и преобразования электроэнергии, получаемой от ФЭП, в электроэнергию промышленной частоты

Задачи Разработка концепции повышения КПД ФЭП на основе кристаллического Разработка технологии изготовления высокоэффективных ФЭП Изготовление экспериментальных образцов ФЭП для проведения исследований Разработка и изготовление стенда для исследования и доработки характеристик полученных ФЭП Экспериментальные исследования экспериментальных образцов ФЭП Разработка концепции построения фотоэлектрической станции с применением индивидуальных МРРТ-контроллеров Разработка конструкторская, технологическая и программная документация на изготовление индивидуального МРРТ-контроллера Проектирование и изготовление экспериментальной фотоэлектрической станции Экспериментальные исследования режимов работы фотоэлектрической станции и ее частей (ФЭП, МРРТ-контроллеры, инверторы) с целью подтверждения требуемых технико- экономических показателей производства электроэнергии

Работы, проведенные в отчетном периоде (1-й этап) Анализ современной научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов в области создания ФЭП на основе кристаллического кремния Обоснование выбора направления исследований Теоретические исследования методов создания ФЭП на основе кристаллического кремния Сравнительная оценка возможных направлений повышения эффективности ФЭП и снижения их стоимости Проведение патентных исследований Исследование тепловых процессов в ФЭП Исследование и анализ характеристик материалов для построения ФЭП Разработка предложений и рекомендаций по преобразованию постоянного напряжения с ФЭП в постоянное напряжение звена постоянного тока (далее DC-DC) с учетом особенностей ФЭП

Достигнутые результаты *объем и содержание проведенных исследований полностью соответствуют техническому заданию Установлено, что перспективным подходом для увеличения эффективности кремниевых ФЭП является использование люминесцентных и плазмонных покрытий с последующей обработкой в магнитном поле Разработан и апробирован подход, заключающийся в математическом моделировании количественного влияния каждой из экспериментально определенных световой диодной характеристики на величину КПД Анализ патентной и научно - технической литературы показал, что развитие разработок фотоэлектрических преобразователей на основе кристаллического кремния для широкомасштабного промышленного производства идет по пути комплексной оптимизации их технико–экономических показателей с привлечением наноразмерных элементов конструкции и тонких пленок Экспериментальные исследования на модельных объектах влияния рабочей температуры Si - ФЭП на его выходные параметры и КПД и анализ влияния температуры на световые и темновые диодные характеристики позволили идентифицировать доминирующее влияние зафиксированного снижения шунтирующего сопротивления и роста плотности диодного тока насыщения на наблюдаемое экспериментально уменьшение КПД при увеличении рабочей температуры Исследование и анализ характеристик материалов для создания ФЭП путем компьютерного моделирования показало, что за счет перестройки дефектной структуры кристалла без уменьшения концентрации дефектов позволяет увеличивать время жизни ННЗ, что, в свою очередь, обуславливает рост КПД Si - ФЭП.

Благодарю за внимание