ИРН: AP09259279 Инженерия свойств гетероперехода «кристаллический кремний-аморфный кремний

ИРН: AP09259279

Конкурс: ГФ на 2021-23 гг. со сроком реализации 36 месяцев (МОН РК)

Тема: «Инженерия свойств гетероперехода «кристаллический кремний-аморфный кремний»

Целью проекта является поиск, воспроизводство и исследование такого материала, который обеспечит высокие показатели диффузионной длины носителей заряда в гетеропереходе «кристаллический кремний - пористый кремний - аморфный кремний», и, послужит альтернативой для гидрогенизированного аморфного кремния собственного типа проводимости.

Актуальность:

Новизна проекта заключается, в том, что таких работ для фотовольтаики, относительно структуры HIT ещё не делали, и если качественно-количественные характеристики исследуемого гетероперехода будут превалировать над качествоенно-количественными характеристиками стандартного p-n перехода в структуре HIT, то этот задел должен будет стать толчком мировой промышленности и исследований в фотовольтаике.

Руководитель: Чучвага Николай Алексеевич – PhD, старший научный сотрудник ФТИ, Web of Science AAD-5863-2020, Scopus 55601861200, Orcid 0000-0003-4417-4996, publons 3376290, Google Scholar

Исполнители:

  1. Клименов В.В. – главный технолог ФТИ, Scopus 34875087000, Orcid 0000-0001-6836-3033 , publons 3376289
  2. Шегебай Салтанат – младший научный сотрудник ФТИ, Orcid 0000-0002-0518-8140, google scholar, Publons 3940291
  3. Жантуаров С.Р. – МНС ТОО«ФТИ», Orcid 0000-0002-2467-0178, Scopus 56497182800, Web of Science AAD-3750-2020, Google Scholar, Publons 3369641
  4. Тараканова С.Н. Технолог по методике PECVD, исследователь:
  5. Жолдыбаев К.С. – научный сотрудник ФТИ, Google Scholar,
  6. Ракыметов Б.А. – научный сотрудник ФТИ, Orcid 0000-0002-7326-4774, Scopus 45861363400, Web of Science AAD-5041-2020 , Google Scholar,

Краткий отчет и достигнутые результаты

Процесс влажной химической обработки монокристаллических кремниевых пластин, включающий их текстурирование, представляет собой одну из ключевых стадий технологии изготовления высокоэффективных солнечных элементов. Для выполнения задач проекта было проведено обучение технологиям влажной химической обработки новых сотрудников. Проведена отработка процессов травления и текстуризации. В ходе работ был немного изменён рецепт травления пластин, а именно увеличено время процесса на 3 минуты. Несмотря на то, что качественная цель отработки была достигнута – коэффициент отражения кремниевых пластин после текстуризации составлял 15% - работы до сих пор продолжаются, так как пока не удалось достигнуть хорошей повторяемости результатов.

За отчетный период отрабатывались процессы получения микропористого кремния на пластинах n-типа легированных фосфором с проводимостью 1-1,5 Ом*см электрохимическим методом в растворе плавиковой кислоты и изопропилового спирта с добавлением нитратов калия, натрия и азотной кислоты. Плотность тока варьируется от 2 до 100 мА/см2. Процессы проводиться в стеклянном стакане, где кремнёвая пластина является анодом и подключается к положительной клемме источника питания, а катодом служит платиновая проволока. На данный момент отрабатываться концентрации компонентов, время травления и плотности тока процесса. Исследования пористой поверхности проводиться на электронном микроскопе.

Была разработана и изготовлена конструкция ячееки для травления пористого кремния. Использовались аддетивные технологии, а именно, печать на 3D принтере. Использовался 3D принтер Prussa i3 xl, с полем печати 200х200х200 мм, программа генерации G-кода Cura 4,10,0. В качестве материала для 3D принтера был использован натуральный химически стойкий ASA пластик Bestfilament 0.5 кг (1,75 мм) для 3D-принтеров

Работы по настройки и подготовке установки AK1000 для нанесения плёнок гидронезированного аморфного кремния методом PECVD подразумевают отладку инфраструктуры линий AK1000 и проверка готовности компонентов самой установки PECVD.

Основными компонентами инфраструктуры линии являются систем водоохлаждения, подачи азота, подачи высокочистой деионизорованной воды и системы по дожигу рабочих газов. В ходе отладки инфраструктуры были проведены работы по замене фильтров и масел на компрессорной и основной части генератора азота. В результате выполненных работ были проверены и запущены линии инфраструктур по подаче азота, водоохлаждения и деионизированной воды.

На данный момент ведутся работы по запуску системы дожига рабочих газов (DAS, Германия). Основной задачей является установка соединения с линией AK1000 для ее автоматизации. А также очистка и продувка газовой линии.

Помимо вышеперечисленного были выполнены работы по запуску компонентов установки AK1000, главной проблемой которых было отсутствие связи компонентов установки с управляющим программным обеспечением линии. В результате проведенных работ, данные компоненты удалось запустить через программное обеспечение.

Таким образом, на данный момент главной и последней задачей по запуску установки AK1000 является запуск и автоматизация системы DAS. Так как нестабильная работа установки замедляет темпы отработки процесса нанесения аморфных плёнок на подложки.