Проект «Солнце-2023»

Сведения о ходе выполнения Соглашения №075-15-2023-612 от 30 августа 2023 г.

В Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН, далее — Получатель гранта, при поддержке ООО «СОЛИТЭК» (Россия), далее — Индустриальным партнером и компании «Инка Трэйл – Амазонка» (Эквадор), далее — Иностранным партнером, выполнялись работы в рамках соглашения с Министерством науки и высшего образования о предоставлении из федерального бюджета гранта в форме субсидии от 30 августа 2023 г. №075-15-2023-612.

Целью проекта является: расширение диапазона фотопроводимости кремния сверхлегированного различными примесями в среднюю инфракрасную область электромагнитного спектра (до 2,5 мкм) и разработку на его основе перспективных образцов фотоэлементов для солнечной фотовольтаики нового поколения.

В результате выполнения первого этапа проекта (2023 г.) Получателем гранта, Индустриальным и Иностранным партнером была получены следующие научные и научно-технические результаты, а именно:

1. Лазерно-индуцированное формирование на поверхности слаболегированной подложки Si p типа сверхлегированного слоя n-типа с последующим высокотемпературным отжигом субмикронной толщины (p-n перехода) с оптимизацией условий процесса по промежуточному EDX-контролю содержания примеси.
   
   
2. Широкополосные (0,4-2,5 мкм) исследования поглощательной способности и фотопроводимости в широком диапазоне температур (3-300 K) для определения механизма и оценки фоточувствительности материала с целью оптимизации условий предыдущей задачи.
   
   
3. Электрофизические измерения (эффект Холла, проводимость) в широком диапазоне температур (3-300 K) для оценки знака, максимальной концентрации, времени жизни и подвижности носителей в сверхлегированном слое.

В результате выполнения второго этапа проекта (2024 г.) получателем гранта, а также Индустриальным и Иностранным партнерами были достигнуты следующие научные и научно-технические результаты:

1. Разработан и изготовлен экспериментальный образец солнечного элемента, включающий планарный солнечный концентратор и активную фоточувствительную зону. Планарный солнечный концентратор представляет собой набор элементарных ячеек, каждая из которых выполнена в виде плоскопараллельной пластинки с наклонными торцевыми поверхностями. Активная фоточувствительная зона элемента выполнена на основе монокристаллической кремниевой пластинки p-типа с кристаллографической ориентацией (100). Поверхность пластинки была обработана лазерным методом в среде высокочистого гексафторида серы (элегаза, чистота 99,9%), что позволило сформировать p-n переход.
   
   
2. Экспериментальные исследования, в том числе измерения электрофизических характеристик, продемонстрировали, что разработанный солнечный элемент функционирует в широком спектральном диапазоне (до 2,5 мкм) и обладает коэффициентом полезного действия не менее 20%.
   
   

По результатам, полученным в ходе выполнения проекта, были зарегистрированы 2 патента на изобретения, а также подготовлены 3 научные статьи.