ИРН: AP09260940 Оптимизация структуры тонких плёнок для изготовления солнечных элементов на гибкой подложке

ГФ ИРН AP09260940

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

Тема: «Оптимизация структуры тонких плёнок для изготовления солнечных элементов на гибкой подложке»

Цель: Исследование влияния процессов изготовления функциональных, светопоглощающих и прозрачных токопроводящих пленок, а также материалов на их основе на улучшение выходных параметров солнечных элементов на гибкой подложке.

Актуальность: Высокий спрос и ограниченность традиционных ископаемых видов топлива, влияют на экономику, экологию и даже политическую обстановку в мире, растущее население и потребности в обеспечении их энергией делают актуальными развитие исследований по альтернативным источникам энергии, одним из которых является солнечная энергия. Достоинствами этого источника являются его автономность, отсутствие вредных выбросов, безопасность, возможность уменьшить потери в доставке энергии, благодаря мобильности возможности непосредственной установки на местах её источников — солнечных батарей.

Руководитель: Серикканов Абай Серикканович - к.ф.м.н., Scopus ID 6508321334, WoS Researcher ID AAD-3708-2020, Orcid 0000-0001-6817-9586, Publons 3366700

Исполнители:

  1. Абдуллин Х.А. - д.м-м.н., главный научный сотрудник, Orcid 0000-0002-2729-2272, Scopus Author ID: 7003316404

  2. Мухамедшина Д.М. - канд.физ.-мат.наук, ведущий научный сотрудник, Orcid 0000-0003-2513-6855, Scopus Author ID 9436008400, Google Scholar

  3. Аймагамбетов К.П. - научный сотрудник, докторант, Orcid 0000-0001-6367-9135, Google Scholar, publons 3374591

  4. Шонғалова А.Қ. - научный сотрудник, докторант, Orcid 0000-0002-7352-9007, Scopus ID 57202090809, WoS Researcher ID AAD-5998-2020

  5. Жантуаров С.Р. - научный сотрудник, докторант, ORCID 0000-0002-2467-0178 , Scopus: 56497182800, WoS Researcher ID AAD-3750-2020

  6. Жолдыбаев К.С. младший научный сотрудник, докторант, 0000-0002-0208-9104, Google Scholar

  7. Кемелбекова А.Е.- младший научный сотрудник, докторант, Orcid 0000-0003-4813-8490, Google Scholar, Publons 3374107

  8. Гирина И.И.- инженер ФТИ

Краткий отчет и достигнутые результаты

На текущий момент можно отметить результат по применению собственного разработанного рецепта осаждения плёнок TiO2 методом центрифугирования. Плёнки получались достаточно качественными, судя по анализам поверхности методом АСМ, а также, исходя из анализа спектров пропускания, параметры осаждения обеспечивают достаточно высокую воспроизводимость данных спектров. Всё это может помочь при поэтапном контроле факторов влияния оптических и электрических свойств получаемых слоёв на конечные выходные характеристики готовой структуры солнечного элемента.

Важно также отметить, что при проведении исследований электрических свойств были получены собственные образцы пробных органо-неорганических солнечных элементов на базе Института. В процессе получения элементов был использован TiO2 для формирования плёнок. Выбор метода спрей-пиролиза при осаждении обеспечивает определённую предсказуемость. Последний фактор предсказуемости в изготовлении элементов на базе Института был также учтён при выборе подложки FTO. Для полного понимания свойств указанного материала, были проведены исследования оптических, электрических характеристик, а также её поверхности. Это позволит увереннее ориентироваться в последующих экспериментах по изготовлению солнечных элементов.

Отдельный интерес представляет изготовить элемент со слоем TiO2, полученным методом центрифугирования, так как, исходя из результатов исследований его поверхности и оптических свойств, можно получать прозрачные, сопоставимые и даже по некоторым параметрам превосходящие (толщина, шероховатость) по характеристикам поверхности слои, получаемые методом спрей-пиролиза. Однако, достоинство плёнок, получаемых на спиннере центрифугированием, как показали проведённые исследования, заключается в их более высокой однородности поверхности и степени воспроизводимости по их свойствам, что является важным условием при оптимизации структуры тонких плёнок для изготовления солнечных элементов на гибкой подложке. Решения в вопросах оптимизации имеют прямое отношение к ожидаемым результатам данной НИР, одним из которых является провести поэтапную экспериментальную оптимизацию структуры для улучшения выходных параметров солнечного элемента на основе органо-неорганических материалов на твердой и гибкой подложках.

Список публикаций и патентов:

1. K. P. Aimaganbetov, A. U. Aldiyarov, S. R. Zhantuarov, N. Zh. Almasov, E. I. Terukov, and N. S. Tokmoldin. A Low Temperature Cell for High Frequency Electrophysical Measurements of Semiconductor Devices. Instruments and Experimental Techniques, 2021, Vol. 64, No. 6, pp. 886–890.

https://www.pleiades.online/cgi-perl/search.pltype=abstract&name=instr&number=6&year=21&page=886

2. Патент на полезную модель № 6056 (06.05.2021), Низкотемпературная измерительная камера для проведения комплексных электрофизических исследований полупроводниковых материалов, Аймаганбетов К.П. Алдияров А.У., Жантуаров С.Р., Серикканов А.С., Токмолдин С.Ж., Токмолдин Н.С. https://gosreestr.kazpatent.kz/Utilitymodel/Details?docNumber=334807