Search

Purpose. The introduction of electronic load for testing high-precision low-voltage sources (solar panels) requires careful review not only of the circuit design, but also thermal and mechanical design. The article considers the principle of creating and calculating the optimal solution for the implementation of electronic load. Methodology. To achieve this goal, methods of analysis of modern electronic database, calculations of basic physical and electrical parameters and their modeling are used. Findings. Based on the considered physical and circuit solutions for the implementation of the electronic load unit, a corresponding electrical circuit was developed. The transistors are controlled by four unipolar operational amplifiers integrated into the LM324 chip. Control of the electronic load unit is implemented by controlling the voltage at the positive feedback terminals, which is further stabilized by the TL431 chip. The device is powered by a source of DC stabilized current of 12 V (provides additional filtering from voltage fluctuations). Originality. Modern advances in the development of solar cells and other low-voltage energy sources have led to the need to create compact and express systems for testing them, which cannot be implemented on existing solutions. Practical value. Adherence to the indications and principles set out in this article will provide the load with the ability to work at high power, while maintaining good performance and reliability. The developed scheme allows to create a compass device for express testing of solar panels., Цель работы. Внедрение электронной нагрузки для испытания высокоточных низковольтных источников (солнечных батарей) требует тщательного просмотра не только схемотехнической конструкции, но и теплотехнической и механической конструкции. В статье рассматривается принцип создания и расчета оптимального решения для реализации электронной нагрузки. Методы исследования. Для достижения цели используются методы анализа современной электронной базы, расчет основных физических и электрических параметров и их моделирование. Полученные результаты. На основе рассмотренных физико-схемных решений для реализации электронного блока нагрузки была разработана соответствующая электрическая схема. Транзисторы управляются четырьмя униполярными операционными усилителями, интегрированными в микросхему LM324. Управление электронным блоком нагрузки реализуется путем управления напряжением на клеммах положительной обратной связи, дополнительно стабилизируемой микросхемой TL431. Устройство питается от источника постоянного стабилизированного тока напряжением 12 В (обеспечивает дополнительную фильтрацию от колебаний напряжения). Научна новизна. Современные достижения в разработке солнечных элементов и других низковольтных источников энергии привели к необходимости создания компактных и экспрессных систем их тестирования, которые нельзя реализовать на существующих решениях. Практическая ценность. Соблюдение показаний и принципов, изложенных в этой статье, обеспечит нагрузке возможность работать на большой мощности, и при этом сохранить хорошие характеристики и надежность. Разработанная схема позволяет создать компасное устройство для экспрессного тестирования солнечных батарей., Мета роботи. Впровадження електронного навантаження для випробування високоточних низьковольтних джерел (сонячних батарей) вимагає ретельного перегляду не тільки схемотехнічної конструкції, а й теплотехнічної та механічної конструкції. У статті розглядається принцип створення та розрахунку оптимального рішення для реалізації електронного навантаження. Методологія. Для досягнення мети використовуються методи аналіза сучасної електронної бази, розрахунки основних фізичних та електричних параметрів та їх моделювання. Висновки. На основі розглянутих фізико-схемних рішень для реалізації електронного блоку навантаження була розроблена відповідна електрична схема. Транзистори керуються чотирма уніполярними операційними підсилювачами, інтегрованими в мікросхему LM324. Управління електронним блоком навантаження реалізується шляхом управління напругою на клемах позитивного зворотного зв'язку, яка додатково стабілізується мікросхемою TL431. Пристрій живиться від джерела постійного стабілізованого струму напругою 12 В (забезпечує додаткову фільтрацію від коливань напруги). Оригінальність. Сучасні досягнення у розробці сонячних елементів та інших низьковольтних джерел енергії призвели до необхідності створення компактних та експресних систем їх тестування, котрі не можна реалізувати на існуючих рішеннях. Практичне значення. Дотримання показань і принципів, які викладені в цій статті, забезпечить навантаженню можливість працювати на великій потужності, і при цьому зберегти хороші характеристики і надійність. Розроблена схема дозволяє створити компасний пристрій експресного тестування сонячних батарей.

The paper is devoted to the study of the reasons for the increase in the saturation current of a p-n junction when quantum objects (quantum dots, wells, and others) are introduced into it. An assumption has been made and verified that quantum objects create additional recombination centers in the matrix material of p–n junction. For this case, a model is presented that describes the behavior of the electroluminescence quantum yield. It is shown that the model is applicable to the description of the experimental temperature dependence of electroluminescence intensity when constant current passing through a p–n junction with quantum objects. The experiment was carried out for GaAs solar cells with different numbers (1, 5, 10) of Ga0.6In0.4As compressed well-like (hybrid) quantum objects. The fundamental parameters of the studied quantum objects are determined. In was shown that the assumption about additional recombination centers can be one of the explanations for the experimentally observed increase in the saturation current of the p-n junction with quantum objects, Статья посвящена изучению причин увеличения тока насыщения p–n перехода с включенными в него квантовыми объектами (квантовыми ямами и др.). Сделано и проверено предположение о том, что квантовые объекты создают дополнительные рекомбинационные центры в матричном материале p–n перехода. Для этого представлена модель, объясняющая поведение квантового выхода электролюминесценции. Показано, что модель применима для описания экспериментальной зависимости интенсивности электролюминесценции от температуры при условиях постоянного тока, пропускаемого через p–n переход с квантовыми объектами. Эксперимент был проведен для GaAs солнечных элементов с различным количеством квантовых объектов (1, 5, 10). В качестве квантовых объектов были использованы сжатые GaAs/In0.6Ga0.4As/GaAs квантовые ямы, являющиеся гибридными, ямо-подобными квантовыми объектами. Фундаментальные параметры исследуемых образцов были определены. Было показано, что предположение о наличии дополнительных рекомбинационных центров может являться одним из объяснений увеличения тока насыщения p–n переходов с квантовыми объектами.

Purpose. The introduction of electronic load for testing high-precision low-voltage sources (solar panels) requires careful review not only of the circuit design, but also thermal and mechanical design. The article considers the principle of creating and calculating the optimal solution for the implementation of electronic load. Methodology. To achieve this goal, methods of analysis of modern electronic database, calculations of basic physical and electrical parameters and their modeling are used. Findings. Based on the considered physical and circuit solutions for the implementation of the electronic load unit, a corresponding electrical circuit was developed. The transistors are controlled by four unipolar operational amplifiers integrated into the LM324 chip. Control of the electronic load unit is implemented by controlling the voltage at the positive feedback terminals, which is further stabilized by the TL431 chip. The device is powered by a source of DC stabilized current of 12 V (provides additional filtering from voltage fluctuations). Originality. Modern advances in the development of solar cells and other low-voltage energy sources have led to the need to create compact and express systems for testing them, which cannot be implemented on existing solutions. Practical value. Adherence to the indications and principles set out in this article will provide the load with the ability to work at high power, while maintaining good performance and reliability. The developed scheme allows to create a compass device for express testing of solar panels., Цель работы. Внедрение электронной нагрузки для испытания высокоточных низковольтных источников (солнечных батарей) требует тщательного просмотра не только схемотехнической конструкции, но и теплотехнической и механической конструкции. В статье рассматривается принцип создания и расчета оптимального решения для реализации электронной нагрузки. Методы исследования. Для достижения цели используются методы анализа современной электронной базы, расчет основных физических и электрических параметров и их моделирование. Полученные результаты. На основе рассмотренных физико-схемных решений для реализации электронного блока нагрузки была разработана соответствующая электрическая схема. Транзисторы управляются четырьмя униполярными операционными усилителями, интегрированными в микросхему LM324. Управление электронным блоком нагрузки реализуется путем управления напряжением на клеммах положительной обратной связи, дополнительно стабилизируемой микросхемой TL431. Устройство питается от источника постоянного стабилизированного тока напряжением 12 В (обеспечивает дополнительную фильтрацию от колебаний напряжения). Научна новизна. Современные достижения в разработке солнечных элементов и других низковольтных источников энергии привели к необходимости создания компактных и экспрессных систем их тестирования, которые нельзя реализовать на существующих решениях. Практическая ценность. Соблюдение показаний и принципов, изложенных в этой статье, обеспечит нагрузке возможность работать на большой мощности, и при этом сохранить хорошие характеристики и надежность. Разработанная схема позволяет создать компасное устройство для экспрессного тестирования солнечных батарей., Мета роботи. Впровадження електронного навантаження для випробування високоточних низьковольтних джерел (сонячних батарей) вимагає ретельного перегляду не тільки схемотехнічної конструкції, а й теплотехнічної та механічної конструкції. У статті розглядається принцип створення та розрахунку оптимального рішення для реалізації електронного навантаження. Методологія. Для досягнення мети використовуються методи аналіза сучасної електронної бази, розрахунки основних фізичних та електричних параметрів та їх моделювання. Висновки. На основі розглянутих фізико-схемних рішень для реалізації електронного блоку навантаження була розроблена відповідна електрична схема. Транзистори керуються чотирма уніполярними операційними підсилювачами, інтегрованими в мікросхему LM324. Управління електронним блоком навантаження реалізується шляхом управління напругою на клемах позитивного зворотного зв'язку, яка додатково стабілізується мікросхемою TL431. Пристрій живиться від джерела постійного стабілізованого струму напругою 12 В (забезпечує додаткову фільтрацію від коливань напруги). Оригінальність. Сучасні досягнення у розробці сонячних елементів та інших низьковольтних джерел енергії призвели до необхідності створення компактних та експресних систем їх тестування, котрі не можна реалізувати на існуючих рішеннях. Практичне значення. Дотримання показань і принципів, які викладені в цій статті, забезпечить навантаженню можливість працювати на великій потужності, і при цьому зберегти хороші характеристики і надійність. Розроблена схема дозволяє створити компасний пристрій експресного тестування сонячних батарей.

The influence of annealing in freon on the cadmium telluride films crystal structure obtained by closed space sublimation method and the output parameters and light diode characteristics of solar cells based on these films were studied. Annealing of structures was performed at a temperature of 400°С for different times. The studies of the crystal structure were performed by the X-ray diffraction analysis. These studies have shown that the annealing in freon leads to a recrystallization of cadmium telluride films, which reduces microstress. It is evidenced by the lattice period decrease after annealing from а=6.491Å to а=6.488Å. The study of the influence of annealing in freon on the output parameters and light diode characteristics of solar cells was performed. For this purpose the light current-voltage characteristics of ITO/SnO2/CdS/CdTe structures, annealed for 20‑40minutes, were studied. It was found that the optimal annealing time in freon is 30 minutes. It is shown that the solar cells based on such films have the highest efficiency in 11.7% after annealing in freon for 30 minutes. A simulation of light diode characteristics influence on the efficiency showed that the solar cells efficiency increase due to the diode saturation current density decrease when the annealing time in freon increases to 30 minutes. When the annealing time increases to 40 minutes the efficiency decrease is associated with a shunt resistance decrease. It is also shown that the pre-irradiation of solar cells in the AM1.5 mode for 20 minutes leads to an additional efficiency increase to 12.2%. According to the simulation results, such efficiency increase is also due to the diode saturation current density decrease., Исследовалось влияние отжига во фреоне на кристаллическую структуру пленок теллурида кадмия, полученных сублимацией в замкнутом объеме, а также выходные параметры и световые диодные характеристики солнечных элементов, изготовленных на основе этих пленок. Отжиг приборных структур проводился при температуре 400°С в течение разного времени. Исследования кристаллической структуры проводились методом рентгендифрактометрического анализа. Эти исследования показали, что отжиг во фреоне приводит к перекристаллизации пленок теллурида кадмия, что уменьшает микронапряжение, о чем свидетельствует уменьшение периода решетки после отжига от а=6.491Å до а=6.488Å. Проведено исследование влияния отжига во фреоне на выходные параметры и световые диодные характеристики солнечных элементов. Для этого были исследованы световые вольт-амперные характеристики приборных структур ITO/SnO2/CdS/CdTe, подвергавшихся отжигу в течение 20‑40 минут. Установлено, что оптимальное время отжига во фреоне составляло 30 минут. Показано, что в результате отжига во фреоне в течение 30 минут солнечные элементы на основе таких пленок имеют наибольшую эффективность 11.7%. Моделирование влияния световых диодных характеристик на коэффициент полезного действия показало, что рост эффективности солнечных элементов при увеличении времени отжига во фреоне до 30 минут обусловлен уменьшением плотности диодного тока насыщения. Снижение коэффициента полезного действия при дальнейшем увеличении времени отжига до 40 минут связано с понижением шунтирующего сопротивления. Также показано, что выдержка солнечных элементов при освещении в течение 20 минут в режиме АМ1.5 приводит к дополнительному увеличению их эффективности до 12.2%. Согласно результатам моделирования, такое повышение обусловлено также снижением плотности диодного тока насыщения., Досліджувався вплив відпалу у фреоні на кристалічну структуру плівок телуриду кадмію, отриманих сублімацією в замкнутому об’ємі, а також вихідні параметри і світлові діодні характеристики сонячних елементів виготовлених на основі цих плівок. Відпал приладових структур проводився при температурі 400 °С протягом різного часу. Дослідження кристалічної структури проводилися методом рентгендифрактометричного аналізу. Ці дослідження показали, що відпал у фреоні призводить до перекристалізації плівок телуриду кадмію, що зменшує мікронапруження про що свідчіть зменшення періоду решітки після відпалу від а=6.491Å до а=6.488Å. Проведено дослідження впливу часу відпалу у фреоні на вихідні параметри та світлові діодні характеристики сонячних елементів. Для цього були досліджені світлові вольт-амперні характеристики приладових структур ITO/SnO2/CdS/CdTe, які піддавалися відпалу протягом 20‑40хвилин. Встановлено, що оптимальний час відпалу у фреоні становив 30 хвилин. Показано, що в результаті відпалу у фреоні протягом 30 хвилин сонячні елементи на основі таких плівок мають найбільшу ефективність 11.7%. Моделювання впливу світлових діодних характеристик на коефіцієнт корисної дії показало, що зростання ефективності сонячних елементів при збільшенні часу відпалу у фреоні до 30 хвилин обумовлено зменшенням густини діодного струму насичення. Зниження коефіцієнта корисної дії при подальшому збільшенні часу відпалу до 40 хвилин пов’язане зі зниженням шунтувального опору. Також показано, що витримка сонячних елементів при освітленні протягом 20 хвилин в режимі АМ1.5 призводить до додаткового збільшення їх ефективності до 12.2%. Згідно з результатами моделювання, таке підвищення також обумовлено зниженням густини діодного струму насичення.

In this article, indium phosphide (InP) layers were grown using the method of plasma-chemical atomic layer deposition on crystalline silicon substrates for the first time. Trimethyllindium (TMI) was used as a source of indium, and phosphine (PH3) was used as a source of phosphorus. Properties of InP layers were evaluated, such as structural properties, electrical conductivity, type of conductivity and carrier concentration to integrate them into a c-Si-based solar cell. Root-Mean-Square (RMS) roughness measurements showed that the use of intermediate annealing in Ar plasma after the stage of deposition of a phosphorus monolayer leads to a significant decrease in roughness to the level of fractions of nanometers. The composition of the InP layers according to the energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) was close to stoichiometric. The measurements of dark IV characteristics showed that the InP layer has a donor type of conductivity. I–V characteristics of InP/p-Si structure under solar spectrum illumination, show open circuit voltage of Voc = 0.48 V. Van der Pauw measurements demonstrate high concentration of carriers and their high mobility. Thus, the possibility of using InP-based layers for solar cells was shown., Впервые методом плазмохимического атомно-слоевого осаждения были выращены слои фосфида индия (InP). В качестве источника индия выступал триметиллиндий (ТМИ), а в качестве источника фосфора – фосфин (РН3). Были оценены структурные свойства слоев InP, а также электропроводность, тип проводимости и концентрация носителей. Состав слоев InP по данным энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX) близок к стехиометрическому. Выращенные слои имеют донорный тип проводимости, световые ВАХ продемонстрировали напряжение холостого хода Voc=0.48 В. Таким образом, была оценена возможность использования слоев на основе InP для создания солнечных элементов.

In this paper, the calculation of electrical properties for (n)GaP-p(Si) solar cells was performed for different contact grid design. The influence of annealing temperature on the current-voltage curves of solar cells was shown via the Hall measurements and the simulation respectively. For calculations 20 μm and 200 μm width contact bars were used. First group corresponds to lithography. The second one could be appropriate for mass-scalable screen-printing metallization technique. The distance between contacts was varied in the range from 50 μm to 4000 μm in case for 20 μm contact width and in the range from 200 μm to 4000 μm in case for 200 μm contact width. According to the results of calculation, the thermal annealing at 600-700˚C is optimal for 20 μm configuration of contact grid. The predicted conversion efficiency is approximately 21.5 %. Relative to contact grid with 200 μm width of bars, the optimal annealing temperature is 700˚C. These conditions lead to 19 % conversion efficiency., В данной работе проведен расчет электрических свойств солнечных элементов (n)GaP-p(Si) для различных конфигураций контактной сетки. Было показано влияние температуры отжига на вольтамперные характеристики солнечных элементов при помощи измерений методом Холла и моделирования. Для расчетов использовались ширина контактов 20 мкм и 200 мкм. Первая группа соответствует нанесению контактов при помощи литографии. Вторая группа может подойти для масштабируемого метода трафаретной печати. Расстояние между контактами варьировалось в диапазоне от 50 мкм до 4000 мкм при ширине контакта 20 мкм и в диапазоне от 200 мкм до 4000 мкм при ширине контакта 200 мкм. По результатам расчетов термический отжиг при 600-700°С оптимален для конфигурации контактной сетки 20 мкм. Прогнозируемый КПД преобразования составляет приблизительно 21,5 %. При ширине контактов 200 мкм оптимальная температура отжига составляет 700°С. Эти условия соответствуют эффективности преобразования 19 %.

Разработка золь-гель методов получения тонких пленок оксидов с низкими температурами их образования способствует развитию производства фотоэлементов на основе оксида цинка, нанесенного не только на стекла, но и на прозрачные термостойкие полимерные материалы, для создания на их основе гибких солнечных элементов. Данная работа посвящена низкотемпературному получению пленок оксида цинка из пленкообразующего раствора (ПОР) на ос-нове салицилата цинка. Методом вискозиметрии и ИК-спектроскопии установ-лено, что в состав ПОР входит салицилат цинка ZnSal2, и раствор пригоден для получения пленок со стабильными свойствами уже через сутки со дня его приго-товления. Термическая деструкция ПОР протекает в три этапа и завершается при температуре 350°С образованием оксида цинка структуры вюрцита. Увеличение времени отжига пленок с 24 до 48 ч позволяет формировать более кристаллическую структуру оксида, что приводит к росту проводимости тонкопленочного материала как на кремниевой, так и на стеклянной подложке при сохранении коэффициента прозрачности в видимой области спектра (75–78%). Увеличение толщины пленок ZnO приводит к нарушению их сплошности (двух- и трехслойные пленки содержат дендрообразные макродефекты-трещины) и снижению сопротивления, а также к снижению их прозрачности (Т = 60%).

Background. Single- and multi-layer metal films are widely utilized in modern electronics and optoelectronics as ohmic contacts. As a rule, the films are deposited by thermal evaporation, ion sputtering and chemical vapour deposition. However the methods of deposition from a liquid phase are the most simple and cost-effective. Thus the ohmic contact deposition by these methods is still an actual problem. Objective. The purpose of the paper is to study the possibility of deposition of multi-layer ohmic metal films over a semiconductor wafer surface from a liquid phase, particularly by scanning liquid phase epitaxy technique. Methods. In this work we considered the influence of a long-term temperature gradient at the interface metallic solution-melt – semiconductor wafer on the possibility of deposition of multi-layer ohmic metal films on the semiconductor wafer surface during segmental contact between the solution-melt and the wafer. For this purpose we carried out the simulation of heat transport process, wafer wetting process as well as the process of wafer cleansing off the solution-melt taking into account capillary phenomena in the mask openings using the method of scanning liquid phase epitaxy. For experimental confirmation of adequacy of the model proposed we carried out the deposition of Al/SnAl layer on silicon wafer in the above mentioned conditions. Results. We have deposited the contact layer Al/SnAl on the surface of silicon wafer from Al-Sn solution-melt by scanning liquid phase epitaxy technique using supplementary heater for the wafer and mask installed in the apparatus. The contact layer is made as three identical pads located at different distance one from each other. By the analysis of current-voltage characteristic we determined that the metallic film contact with the semiconductor is a non-rectifying, i.e. ohmic contact. The specific contact resistance was determined by the Transmission Line Method using linear configuration of the contact pads (LTLM). Its value was 7.2∙10-4 Ohm·cm2. Conclusions. The principal possibility of obtaining of multi-layer ohmic contacts to the semiconductor by scanning liquid phase epitaxy technique in conditions of segmental contact between the solution-melt and the wafer as well as long-term gradient at the contact interface was shown. The conditions were realized by using extra heating of the wafer back side and the high-temperature mask through which the solution-melt contacted the wafer., Проблематика. Металлические одно- и многослойные пленки широко используют в современной электронике и оптоэлектронике в частности в качестве омических контактов. Обычно эти пленки наносят методами термического испарения, ионного распыления и химического осаждения из газовой фазы. Однако методы осаждения из жидкой фазы являются самыми дешевыми и простыми, поэтому нанесение омических контактов при их помощи является актуальной задачей. Цель исследования. Изучить возможности получения многослойных омических металлических пленок на поверхности полупроводниковой пластины из жидкой фазы, в частности методом сканирующей жидкофазной эпитаксии (СЖФЭ). Методика реализации. Рассмотрено влияние длительного во времени градиента температуры на границе контакта металлического раствора-расплава с полупроводниковой пластиной на нанесение многослойных омических металлических пленок на поверхность полупроводниковой пластины при сегментарном контакте раствора-расплава с пластиной. Для этого смоделированы процессы теплопередачи, процессы смачивание пластины, а также ее очищение от раствора-расплава с учетом капиллярных явлений в щелях маски установки СЖФЭ. Для экспериментального подтверждения работоспособности предложенной модели был нанесен слой Al/SnAl на кремниевую пластину в указанных условиях. Результаты исследования. Методом СЖФЭ с использованием дополнительного подогревателя пластины и маски в установке нанесен контактный слой Al/SnAl на поверхности кремния из раствора-расплава Al-Sn. Контактный слой изготовлен в виде трех одинаковых по размерам дорожек, расположенных на разном расстоянии. При помощи анализа вольтамперной характеристики определено, что контакт нанесенной металлической пленки на поверхность полупроводника является невыпрямляющим, то есть омическим. Планарным методом линии передачи с использованием линейной конфигурации контактных площадок (LTLM, Linear Transmission Line Method) определено удельное контактное сопротивление, которое составляет 7,2∙10-4 Ом·см2. Выводы. Показана возможность получения методом СЖФЭ многослойных омических контактов к полупроводнику в условиях сегментарного контакта раствора-расплава с пластиной и длительного во времени градиента температуры на границе контакта. Эти условия реализованы при помощи дополнительного подогрева пластины с ее тыльной стороны и высокотемпературной маски, через щели которой раствор-расплав контактирует с пластиной., Проблематика. Металеві одно- та багатошарові плівки широко використовують в електроніці та оптоелектроніці, зокрема як омічні контакти. Зазвичай ці плівки наносять методами термічного випаровування, іонного розпилення та хімічного осадження з газової фази. Однак методи осадження з рідинної фази є найдешевшими та найпростішими, тому нанесення омічних контактів з їх допомогою є актуальним завданням. Мета дослідження. Вивчити можливості отримання багатошарових омічних металевих плівок на поверхні напівпровідникової пластини з рідинної фази, зокрема методом скануючої рідиннофазної епітаксії (СРФЕ). Методика реалізації. Розглянуто вплив тривалого в часі градієнта температури на межі контакту металевого розчину-розплаву з напівпровідниковою пластиною на нанесення багатошарових омічних металевих плівок на поверхню напівпровідникової пластини за сегментарного контакту розчину-розплаву з пластиною. Для цього змодельовано процеси теплопередачі, процеси змочування пластини, а також її очищення від розчину-розплаву з урахуванням капілярних явищ у щілинах маски за методу СРФЕ. Для експериментального підтвердження дієвості запропонованої моделі нанесено шар Al/SnAl на кремнієву пластину в зазначених умовах. Результати дослідження. Методом СРФЕ за використання додаткового підігрівача пластини та маски в установці нанесено контактний шар Al/SnAl на поверхні кремнію з розчину-розплаву Al-Sn. Контактний шар виготовлено як три однакові за розміром доріжки, розташовані на різній відстані. За допомогою аналізу вольт-амперної характеристики визначено, що контакт нанесеної металевої плівки на поверхню напівпровідника є невипрямним, тобто омічним. Планарним методом лінії передачі з використанням лінійної конфігурації контактних доріжок (LTLM, Linear Transmission Line Method) визначено питомий контактний опір, який становить 7,2 · 10-4 Ом · см2. Висновки. Показано можливість отримання методом СРФЕ багатошарових омічних контактів до напівпровідника в умовах сегментарного контакту розчину-розплаву з пластиною та тривалого в часі градієнта температури на межі контакту. Ці умови реалізовано за допомогою додаткового підігріву пластини з її тильної сторони та високотемпературної маски, крізь щілини якої розчин-розплав контактує з пластиною.

В статье рассмотрена конструкция фотоэлектрической кремниевой панели повышенной эффективности, которая достигается за счет использования модулей с двухсторонним расположением солнечных элементов на лицевой и тыльной стороне., The article discusses the design of a photovoltaic silicon panel with increased efficiency, which is achieved through the use of modules with two-sided arrangement of solar cells on the front and back sides., Естественные и технические науки, Выпуск 5 (156) 2021

Thin films of the n‑ and p‑type CdxPb1–xS solid solution were obtained by chemical deposition, and their morphology and elemental composition were studied. It is concluded that it is possible to use CdxPb1–xS solid solutions to create a heterojunction in the production of a solar cells. Химическим осаждением получены тонкие пленки твердого раствора CdxPb1–xS n‑ и p‑типа проводимости, исследованы их морфология и элементный состав. Сделан вывод о возможности применения твердых растворов CdxPb1–xS для создания гетероперехода в производстве солнечных элементов.

Представлены результаты исследования влияния наноструктур фталоцианина меди (CuPc) на генерацию и перенос носителей заряда в полупроводниковом полимере поли-(3гексилтиофене) (P3HT). Показано, что наблюдаемые уширения и сдвиг максимумов в спектрах поглощения P3HT при добавлении наноструктур в полимер связаны с повышением степени кристаллизации пленки. Наблюдаемое увеличение тока короткого замыкания и негативного магнитного эффекта при добавлении наноструктур CuPc связано с размерными эффектами.

Поликристаллический кремний различной чистоты является основным материалом для создания приборов современной электроники, микроэлектроники и фото-энергетики, масштабы его применения в изготовлении солнечных элементов трудно переоценить. Цель данной работы заключается в поиске оптимального способа кристаллизации аморфного кремния при помощи импульсного лазерного воздействия, для создания эффективных и недорогих солнечных элементов, способных работать на нетугоплавких подложках. В ходе работы были модифицированы тонкие плёнки аморфного кремния, а так же предложены способы защиты кремния от окисления с помощью инертного газа и защитным покрытием. Данные рамановской спектроскопии модифицированных областей с каждого из образцов говорят об образовании нанокристаллов. Все значения рамановского смещения попадают в область допустимых значений, характерных для кристаллического кремния., Polycrystalline silicon of various purities is the main material for creating devices of modern electronics, microelectronics and photo-energy. The use of the in the manufacture of solar cells is difficult to overestimate. The aim of this work is to find the optimal method for crystallization of amorphous silicon using pulsed laser irradiation to create efficient and inexpensive solar cells that can work on low-melting substrates. In the course of the work, thin films of amorphous silicon were modified, and methods for protecting silicon from oxidation using an inert gas and a protective coating were also proposed. Raman spectroscopy of the modified regions from each of the samples showed the formation of nanocrystals. All values of the Raman displacement fall within the range of allowable values characteristic of crystalline silicon.

Диссертация на соискание академической степени магистра технических наук по специальности 1-43 80 01 «Энергетика и электротехника». Научный руководитель : к.т.н., доцент Зализный Д.И.

Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSSe) is an interesting absorber material for thin film solar cells. However, one of the key challenges for the kesterite-based solar cells is to improve the open-circuit voltage (Voc) deficit, which is resultant of recombination at the interface of buffer/absorber. In this work, Cd-free n-type buffer layers with two different Mg-doped ZnO layers (Mg0.26Zn0.74O, Mg0.30Zn0.70O) have been examined using ultraviolet photoelectron spectroscopy. The most important electronic properties which are essential for the band offset study, ie. fermi level location, valence and conduction band offsets at the interface in the CZTSSe substrate, have been determined. The conduction band offset values for Mg0.26Zn0.74O, Mg0.30Zn0.70O buffer layers has been calculated experimentally. We have also established the correlation between device parameters and performances for dual ion beam sputtered ZnO buffer/CZTSSe-based heterojunction solar cells as a function of conduction band offset and the energy distribution of interface defects, to gain deeper understanding about the Voc-deficit behavior from a high recombination rate at the buffer/kesterite interface using simulation study. From the simulation study, the values of the solar cell efficiency with Mg0.26Zn0.74O and Mg0.30Zn0.70O buffer layers are 10.18 and 10.25%, respectively, which are higher in comparison to those obtained by using conventional CdS buffer layer.

An automated system is developed, which allows measuring the light and dark current-voltage characteristics (CVC) of a solar cell (SC). It consists of a STM32 based control unit, a digital-to-analog converter, a voltage-current transformation circuit, a current and voltage sensor and a laptop with a LabVIEW graphical programming environment. The digital voltage value from STM32 is transmitted to the AD5624R DAC via the SPI interface. AD5624R is a 12 bit DAC with built-in reference voltage 2,5 V. In this configuration, the accuracy of the voltage control is 1,2 mV and the accuracy of the current setting is 40 μA. INA226 sensor was used to measure the voltage on the sample and the current flowing through it. The current is measured as the voltage drop across the shunt resistor, which is connected to the corresponding sensor inputs, using the built-in 16-bit ADC. A shunt resistor with a resistance of 0.1 Ohm is used, which allows measuring the current up to 800 mA with a resolution of 25 μA. The readings of the sensor were calibrated using the precision voltmeter B7-46. Measurement and data processing is carried out with a virtual device created in the LabVIEW environment. As a microcontroller, the SM32F401RE Nucleo development board was used. This unit provides control of the DAC, the current sensor INA226, connection of the circuit for measuring light or dark CVC, as well as recording and storing the data received from sensors in the computer. By measuring the light and dark current-voltage characteristics it is possible to obtain an approximate solar cell model, the parameters of which depend on the illumination and temperature. Solar cell light CVC is used to determine the photocurrent. By its value at a certain temperature and luminosity, it’s possible to define the photocurrent at different temperatures and luminosity levels. The saturation current and the parameter α of the solar cell are calculated using the dark CVC. With the obtained data, a model of a solar cell is defined, which can be further used to determine the maximum power point at different levels of illumination and temperature. With information about the maximum power point, it is possible to calculate the optimal resistance value for the solar cell and to provide the corresponding control signal to the voltage converter. An approach for calculating the parameters of the SC model from its CVC is described and used to determine the MPP (maximum power point) of the solar cell module. The difference with the experimental data was 6.6%. In further research, the study of methods for calculating the parameters of the SC, which could provide a more accurate model, will be continued., Предложена автоматизированная система, позволяющая измерять световую и темновую вольт-амперную характеристику (ВАХ) солнечного элемента (СЭ). Измерение и обработка данных осуществляется с помощью виртуального прибора, созданного в среде LabVIEW. По полученным данным построена модель СЭ, что в дальнейшем может использоваться для определения точки максимальной мощности при разных уровнях освещенности и температуры. Предложен подход для вычисления параметров модели СЕ по ВАХ, на основе которого была определена точка максимальной мощности (ТММ) для солнечного модуля. Расхождение с экспериментальными данными составляет 6,6%., Запропонована автоматизована система, що дозволяє вимірювати світлову та темнову вольт-амперну характеристику (ВАХ) сонячного елементу (СЕ). Вимірювання та обробка даних здійснюється за допомогою віртуального приладу, створеного в середовищі LabVIEW. За отриманими даними побудована модель СЕ, що надалі може використовуватися для визначення точки максимальної потужності за різного рівня освітленості і температури. Запропоновано підхід для обчислення параметрів моделі СЕ за ВАХ, на основі якого була визначена точка максимальної потужності (ТМП) для сонячного модуля. Розходження з експериментальними даними складає 6,6 %.

The work presented on 87 pages consists of 3 parts, 40 figures, 8 tables and 22 sources in the list of references. The object of the study is silicon thin-film solar cells. The subject of the work is the influence of the technological parameters of the synthesis on the photoelectric characteristics of silicon thin-film solar cells. The goal of the work is to study various technological methods of reducing of electrical and optical losses in silicon thin-film solar cells. The first section provides an overview of the literature on the physical fundamentals of solar cells. The second section is devoted to the analysis of various loss mechanisms in the PV cells, as well as the main approaches to reduce them. The third section presents experimental results on the effect of various technological methods of reducing electrical and optical losses in silicon thin-film solar cells. Работа изложена на 87 страницах, содержит 3 раздела, 40 иллюстраций, 8 таблиц и 22 источника в перечне литературы. Объектом исследования являются кремниевые тонкопленочные солнечные элементы. Предмет работы – влияние технологических параметров синтеза на фотоэлектрические характеристики кремниевых тонкопленочных солнечных элементов. Цель работы – изучение различных технологических способов уменьшения электрических и оптических потерь в кремниевых тонкопленочных солнечных элементах. В первом разделе приводится обзор литературы по физическим основам работы солнечных элементов. Второй раздел посвящен анализу различных механизмов потерь в ФЭП, а также основным подходам для их уменьшения. В третьем разделе приводятся экспериментальные результаты по влиянию различных технологических способов уменьшения электрических и оптических потерь в кремниевых тонкопленочных солнечных элементах.

В рамках данной работы исследовались особенности формирования индивидуальных пленок и гетероструктур на основе сульфидов олова и цинка. В качестве основного метода формирования полупроводниковых сульфидных пленок использовался метод ионного наслаивания из растворов катионной обработки SnSO[4], ZnSO[4] и растворов анионной обработки Na[2]S или Na[2]S[2]O[3] при концентрации солей в диапазоне от 0,01 до 0,1 моль/л.

Описывается методика постановки и проведения лабораторной работы по дисциплине "Электротехнические и конструкционные материалы" с использованием универсального электромонтажного комплекса отечественного производства. Лабораторная работа посвящена изучению зависимости электротехнических характеристик фоторезистора и солнечного элемента от освещенности. The technique of statement and carrying out of laboratory work on discipline "Electrotechnical and constructional materials" with use of a universal electroassembly complex of a domestic production is described. Laboratory work is devoted to the study of the dependence of the electrical characteristics of the photoresistor and the solar cell on the illumination.

Методами спектроскопии комбинационного рассеяния света исследованы пленки CuIn0.95Ga0.05Se2 толщиной 0.6-1.5 мкм, полученные при температурах селенизации от 300 до 550 ºС. Выявлена оптимальная температурная область селенизации 500 °С ≤ Т sel ≤ 550 °С и необходимая толщина металлического слоя d > 1 мкм, для формирования качественной тонкой пленки CuIn0.95Ga0.05Se2. Показано, что пленки CuIn0.95Ga0.05Se2, полученные по предложенной нами технологии, приемлемы для использования в качестве активного фоточувствительного слоя высокоэффективных преобразователей солнечного излучения.

Метою даного проекту є створення матеріалознавчих основ керування структурно- чутливими характеристиками плівок сполук ZnO, CZTSSe та багатошарових структур на їх основі, отриманих за допомогою струменевого друку наночорнилами при різних фізико-технологічних умовах та їх оптимізація. У результаті будуть створені модельні прототипи сонячних перетворювачів на основі гетеропереходу n-ZnO/ p-Cu2ZnSn(S,Se)4 різної площі.

The paper discusses the possibility of constructing thin-film solar cells based on non-toxic and abundant Cu2ZnSnSe4 components (CZTSe) obtained by electrochemical deposition on Ta-foil substrates with subsequent selenization. Foil substrates open up new possibilities for application of flexible thin-film solar cells. Atomic force microscopy and scanning electron microscopy combined with energy dispersive spectrometry of secondary electrons were employed for the investigation of thin films topography. В статье обсуждается возможность создания тонкопленочных солнечных элементов на основе нетоксичных и распространенных компонентов Cu2ZnSnSe4 (CZTSe), полученных электрохимическим осаждением на подложки из Ta-фольги с последующей селенизацией. Подложки из фольги открывают новые возможности применения гибких тонкопленочных солнечных элементов. Для исследования топографии тонких пленок использовались атомно-силовая микроскопия и сканирующая электронная микроскопия в сочетании с энергодисперсионной спектрометрией вторичных электронов.

Особливості фізичних властивостей, отриманих нових наноструктурованих матеріалів, у порівнянні із їх об’ємними структурами. Розробка матеріалознавчих основ нанесення плівок напівпровідників (ZnO, Cu2ZnSn(S,Se)4) та металів (Ag, Cu) шляхом їх друку на 3D-принтері за допомогою композитів наночастинок у високомолекулярних поліефірних чи інших матрицях, а також методів керування оптичними, фотолюмінесцентними та електрофізичними характеристиками тонких шарів з метою їх отримання із заданими фізичними властивостями.

Перспективним способом використання сонячної енергії є її перетворення в електричну, використовуючи сонячні елементи (СЕ), зокрема тонкоплівкові прилади типу “superstrate”, які мають багатошарову конструкцію. На теперішній час найбільш поширені СЕ першого та другого поколінь на основі поглинальних шарів Si, CdTe, GaAs, Cu(In1-x,Gax)(S1-xSex)2, які демонструють ефективність більшу за 20 %.

В качестве основы перспективной конструкции обращенного диода сформирована гетероструктура на базе массива наностержней оксида цинка и наноструктурированной пленки иодида меди. Проведено исследование влияния режимов осаждения методом SILAR и последующего иодирования пленок CuI на гладких подложках из стекла, слюды и FTO, а также на поверхности электроосажденных наноструктурированных массивов оксида цинка, на их структуру, электрические и оптические свойства. Выявлена связь изменений, наблюдаемых в структуре и свойствах этого материала, с имеющимися в нем изначально и создаваемыми в процессе иодирования точечными дефектами. Обнаружено, что причиной и условием формирования гетероструктуры обращенного диода на основе электроосажденного в импульсном режиме наномассива оксида цинка и изготовленной методом SILAR пленки иодида меди является формирование вырожденного полупроводника p+-CuI путем избыточного иодирования слоев этого наноструктурированного материала через его развитую поверхность. Впервые изготовлена барьерная гетероструктура n-ZnO/p+-CuI с вольт-амперной характеристикой обращенного диода, коэффициент кривизны которой γ = 12 В−1 подтверждает ее добротность. A heterostructure based on the array of zinc oxide nanorods and on the nanostructured copper iodide film was formed as a basis of the perspective design of the backward diode. The effect of the SILAR deposition regimes and subsequent iodization of CuI films on smooth glass, mica and FTO substrates, as well as on the surface of the electrodeposited nanostructured zinc oxide arrays, on their structure, electrical and optical properties was studied. The relationship of the changes observed in the structure and properties of this material with the point defects inherent in it and created in the process of iodination is revealed. It was found that the cause and condition for the formation of the backward diode heterostructure based on the electrodeposited pulsed zinc oxide nanoarray and the SILAR deposited copper iodide film is the formation of a degenerate p+-CuI semiconductor by excess iodization of the layers of this nanostructured material through its developed surface. For the first time, the barrier n-ZnO/p+-CuI heterostructure was created with the current-voltage characteristic of the backward diode with γ = 12V−1 curvature, that confirms its quality factor.

Исследование способа получения порошка CuScS2 и получение таблетки для магнетронного напыления.

Тонкопленочные солнечные элементы являются привлекательными ввиду их малого веса, высокой удельной мощности и гибкости в случае осаждения на фольговые подложки. Кроме того гибкие солнечные элементы позволяют использовать рулонную технологию, что значительно снижает издержки производства и может увеличить пропускную способность. Однако эффективность солнечных элементов зависит как от состава так и от шероховатости тыльных контактов. Исследование структуры поверхности пленок Мо нанесенных на стекло методом ионно - ассистированного осаждения представляет интерес, ввиду возможного повышении эффективности солнечных элементов за счет управления свойствами поверхности тыльных контактов перед нанесением функциональных слоев.

Возможность использования гибких металлических подложек для осаждения солнечных фотопреобразователей на ограничены тем, что эффективность таких конструкций на несколько процентов ниже, чем на стеклянных подложках с предварительно осажденным проводящим тыльным слоем, что связано с диффузией примесей из металлических подложек и их шероховатостью. Поэтому исследование шероховатости поверхности материалов применимых для промышленной технологии производства фотоэлементов играет важную роль в повышении их эффективности и себестоимости.

Представлены результаты исследования влияния типа подложки (стеклянная подложка с подслоем молибдена, фольги из Мо и Та) на морфологию поверхности тонких пленок Cu2ZnSnSe4, полученных электрохимическим осаждением с последующей селенизацией. The results of a study of the influence of substrate type (a glass substrate with a molybdenum sublayer, tantalum and molybdenum metal foils) on the morphology of the surface of thin Cu2ZnSnSe4 films obtained by electrochemical deposition followed by selenization are presented.

Золь-гель методом синтезирована винилтриэтокси-силановая пленка, допированная европиевым комплексом. Материал может быть использован для улучшения эффективности работы фотовольтаических ячеек в УФ области спектра.

В роботі проведено комплексне дослідження плівок CdTe, ZnTe та твердих розчинів СZT, CMT на неорієнтуючих підкладках, отриманих співвипаровуванням шихти CdTe та ZnTe(Mn) з двох незалежних джерел та їх суміші з одного джерела у квазізамкненому об’ємі (КЗО). Мета роботи: З’ясування можливості використання тонко– і товстоплівкових структур на основі трикомпонентних твердих розчинів Cd1–xZn(Mn)xTe для поглинаючих шарів детекторів іонізуючого випромінювання. Оптимізація структурних, люмінесцентних та електрофізичних характеристик плівкових базових шарів на основі твердих розчинів А2В6 для їх подальшого використання у приладах мікроелектроніки та геліоенергетики. Предмет досліджень: cтруктурні, електричні, оптичні, люмінесцентні властивості, ансамбль дефектів тонких і товстих полікристалічних плівок твердих трикомпонентних розчинів Cd1–xZnxTe, Cd1–xMnxTe, отриманих при різних умовах вирощування методом квазізамкненого об’єму при різних умовах конденсації.

В работе рассмотрены возможность построения тонкопленочных фотопреобразователей на основе нетоксичных и доступных компонентов Cu2ZnSnSe4 (CZTSe) на подложках из стекла и гибкой металлической фольги. Фольговые подложки открывают новые возможности применения гибких тонкопленочных фотопреобразователей. Полученные структуры исследованы методом атомно-силовой микроскопии и методом сканирующей электронной микроскопии в сочетании с энергодисперсионной спектрометрией вторичных электронов.

Текст статьи не публикуется в открытом доступе в соответствии с политикой журнала. В качестве солнечного элемента предложена гетероструктура, состоящая из анодного оксида меди Cu2O и прозрачного проводящего слоя Cd-Sn-O, полученного экстракционно-пиролитическим методом. Гетероструктуру формировали на медной подложке анодным ее окислением с последующим нанесением прозрачной проводящей оксидной пленки. Показана возможность повышения КПД элемента Cu2O/Cd-Sn-O по сравнению со структурой Cu-Cu2O.

Згідно з прогнозами з середини XXI століття сонячна енергетика стане домінуючим джерелом енергії людства. У наш час як перспективна заміна традиційним поглинаючим шарам тонкоплівкових сонячних елементів (СЕ) розглядається чотирикомпонентна сполука Cu2ZnSnS4 (CZTS), яка має оптимальну для перетворення сонячної енергії ширину забороненої зони (Eg = 1,5 eВ) та р-тип провідності. Віконним матеріалом у такому СЕ тардиційно виступає CdS, а фронтальним контактом ITO. Альтернативою відомим СЕ є конструкції з вікном з ZnS або ZnSe та струмознімальним шаром ZnO:Al. За оцінками ефективність тонкоплівкових СЕ з поглинаючим шаром CZTS складає 25-30 %. Однак ККД реальних СЕ не перевищує 12,7 %. Різниця між теоретичними передбаченнями та отриманими значеннями ефективності приладів пояснюється оптичними, електричними та рекомбінаційними втратами. Метою даного дослідження було визначення та порівняння оптичних та рекомбінаційних втрат у СЕ, що мають конструкцію n-ITO(n-ZnO)/n-CdS(n-ZnS.n-ZnSe)/p-CZTS/тильний металевий контакт.

Одним із шляхів подолання енергетичної кризи є широкомасштабне використання фотоелектричних перетворювачів (ФЕП) сонячної енергії.

Об’єкт досліджень: процеси структуроутворення у вакуумних конденсатах твердих розчинів CdTe з ізовалентними домішками 3d–елементів (Mn, Zn), їх вплив на структурні та субструктурні особливості плівок, ансамбль точкових дефектів, люмінесцентні та електричні властивості з метою отримання плівок з високою структурною якістю та контрольованими властивостями (дефектністю, опором, часом життя носіїв заряду), які можна використовувати як базові шари детекторів жорсткого випромінювання, сонячних елементів та інших приладів мікроелектроніки.

Целью данной работы являлось экспериментальное исследование оптических свойств тонких слоёв, содержащих наночастицы кремния, а именно, измерение спектров фотолюминесценции слоев, оценка эффективной ширины запрещённой зоны и средних размеров нанокристаллов в слое. Задачей работы был поиск такой оптической схемы измерения фотолюминесценции, которая позволила бы уменьшить вклад фотолюминесценции подложки и выделить на ее фоне спектр фотолюминесценции слоя с нанокристаллами кремния., The goal of this work was the experimental research of the optical properties of thin layers containing silicon nanoparticles, namely, measuring the photoluminescence spectra of the layers, evaluation of the effective band gap and the average size of the nanocrystals in the layer. The aim of the work was to find such an optical scheme for the photoluminescence setup, which would allow reducing the contribution of the photoluminescence of the substrate and extracting spectrum of the layer with silicon nanocrystals from the background photoluminescence.

Текст статьи не публикуется в открытом доступе в соответствии с политикой журнала. В качестве солнечного элемента предложена гетероструктура, состоящая из анодного оксида меди Cu2O и прозрачного проводящего слоя Cd-Sn-O, полученного экстракционно-пиролитическим методом. Гетероструктуру формировали на медной подложке анодным ее окислением с последующим нанесением прозрачной проводящей оксидной пленки. Показана возможность повышения КПД элемента Cu2O/Cd-Sn-O по сравнению со структурой Cu-Cu2O.

Представлен анализ научно-технической литературы по оптическим и фотоэлектрическим свойствам наногетероструктур Ge/Si. Описаны особенности полупроводниковых структур с наноразмерными включениями, их оптические и отоэлектрические свойства. Проведен обзор электронной структуры и оптических свойств материалов на основе Si/Ge с квантовыми точками Ge. Проведено сравнение спектров фотолюминесценции, электролюминесценции структур данного типа, спектров фотопроводимости, рассмотрено явление отрицательной фотопроводимости.

В сегодняшний день нехватка энергии, загрязнение окружающей среды постепенно увеличивается, в такое ситуаций солнечная энергетика становятся более актуальной для преодоления кризиса ресурсов. Поэтому улучшение методов измерения параметров солнечных элементов является ключевом фактором при исследований и производстве солнечных элементов.С развитием интернета вещей, одним из перспективных направлений развития измерительной техники является создание устройства измерения с помощью миникомпьютера.