|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ФНКЦ РР |
||
Интегрирование проволок и функциональных полимерных пленок в контактную систему кремниевого солнечного элементаНИР
- Руководитель НИР: Степанов А.С.
- Ответственные исполнители: Кост Т.Н., Унтила Г.Г., Чеботарева А.Б.
- Участники НИР: Евлашин С.А., Поройков А.Ю., Шапошникова В.В.
- Подразделение: Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына
- Срок исполнения: 1 января 2015 г. - 31 декабря 2017 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 15-08-07863
- Номер ЦИТИС: 115020510031
- Тип: Прикладная
- Приоритетное направление научных исследований: Исследование наноструктур: физика, технологии, применение
- ПН России: Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
- Направление технологического прорыва России: Энергоэффективность и энергосбережение
-
Рубрики ГРНТИ:
- 29.19.16 Физика тонких пленок. Поверхности и границы раздела
- 29.19.22 Физика наноструктур. Низкоразмерные структуры. Мезоскопические структуры
- 29.19.31 Полупроводники
- 44.41.35 Установки прямого преобразования энергии светового излучения в электрическую
-
Ключевые слова:
прозрачные проводящие полимеры, возобновляемые источники энергии, проволоки, контактная система
-
Описание:
В последние годы в Европе значительные ресурсы направляются на разработку новых концепций солнечных элементов (СЭ), которые смогут снизить стоимость электроэнергии, вырабатываемой СЭ, а также обеспечить развитие фотоэнергетики до тераваттного уровня. В частности, для СЭ из кристаллического кремния ключевой задачей является радикальное снижение расхода серебра, Ag, или полное его исключение при изготовлении контактов СЭ. За рубежом с этой целью в последние годы активно разрабатываются подходы, основанные на использовании проволок в контактной системе СЭ. Отметим, что идея использования проволок в контактной системе СЭ была предложена авторами проекта еще в 2000 году (конструкция Laminated Grid Cell, LGCell, в которой, в частности, просветляющее покрытие выполнено из пленок прозрачных проводящих оксидов, ТСО). Авторами проекта ранее, также впервые, была предложена и экспериментально реализована идея использовать уникальные полимерные пленки, обладающие сочетанием свойств оптической прозрачности и электропроводности для создания электрического контакта между проволочными электродами и пленками ТСО (проекты РФФИ 05-02-17321, 08-08-00959, 11-08-01251). С использованием этих пленок были созданы СЭ с КПД около 19%. В связи с необходимостью повышения стабильности параметров полученных СЭ, а также перспективой использования данной контактной системы в низкоконцентраторных СЭ требуется разработка и исследование новых полимерных материалов с учетом увеличенной токовой нагрузки и интенсивности облучения. В данном проекте планируется синтезировать ряд новых прозрачных электропроводящих полимерных материалов и исследовать их применение для изготовления контактной системы СЭ. Исследования будут доведены до действующих лабораторных образцов СЭ на основе инновационной конструкции проволочных контактов (LGCell). Для выполнения проекта будут привлечены специалисты в области разработки и исследования инновационных конструкций СЭ (НИИ ядерной физики МГУ им. М.В. Ломоносова), а также в области синтеза уникальных функциональных полимерных материалов (Институт элементоорганических соединений РАН).
- Добавил в систему: Унтила Геннадий Григорьевич
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Интегрирование проволок и функциональных полимерных пленок в контактную систему кремниевого солнечного элемента |
| Результаты этапа: В ходе выполнения проекта синтезированы и исследованы новые оптически прозрачные электропроводящие полимеры-термопласты со-ПАЭС (VS172, VS173), содержащие флуореновые группы (3 мол% и 5 мол%, соответственно). Изучено влияние концентрации флуореновых групп в сополимерах на температуру размягчения, оптическое пропускание и контактные свойства в системе проволока/полимер/TCO. Исследования термомеханических свойств со-ПАЭС показали, что оптимальная температура формирования контактной системы с новыми термопластами - около 250С. Синтезированные со-ПАЭС обеспечивают контактное сопротивление в системе проволока/полимер/TCO(IFO-Indium Fluorine Oxide) менее 2 мОм/см2. Исследовано влияние протекания тока высокой плотности на контактные свойства со-ПАЭС: контактное сопротивление в системе проволока/полимер/TCO не увеличивается при протекании тока плотностью до 10 А/см2. Изучено влияние повышенных интенсивностей излучения (эквивалент 10 Солнц) и повышенных температур на оптические и контактные свойства полимеров. Полимер VS173 c большей концентрацией флуореновых групп (5 мол%) продемонстрировал лучшее контактное сопротивление в системе проволока/полимер/IFO, меньшее оптическое поглощение и меньшую деградацию свойств после воздействия света высокой интенсивности. | ||
| 2 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Интегрирование проволок и функциональных полимерных пленок в контактную систему кремниевого солнечного элемента |
| Результаты этапа: В ходе выполнения проекта синтезированы и исследованы новые оптически прозрачные электропроводящие полимеры-термопласты сополиариленэфирсульфоны (со-ПАЭС), содержащие флуореновые группы (10 мол%, 15 мол%, и 50 мол%). Изучено влияние концентрации флуореновых групп в сополимерах на температуру размягчения, оптическое пропускание и контактные свойства в системе проволока/полимер/TCO. Исследования термомеханических свойств со-ПАЭС показали, что оптимальная температура формирования контактной системы с новыми термопластами растет с увеличением концентрации флуореновых групп в со-ПАЭС и достигает 320 С для 50 мол%. Синтезированные со-ПАЭС обеспечивают контактное сопротивление в системе проволока/полимер/TCO(IFO-Indium Fluorine Oxide) менее 3 мОм/см2. Исследовано влияние протекания тока высокой плотности на контактные свойства со-ПАЭС: контактное сопротивление в системе проволока/полимер/TCO не увеличивается при протекании тока плотностью до 10 А/см2. Изучено влияние повышенных интенсивностей излучения (эквивалент 10 Солнц) и повышенных температур на сопротивление контакта проволока/полимер/ТСО. Создан двусторонний солнечный элемент с применением со-ПАЭС в контактной системе на структуре IFO/(n+pp+)Si/ITO с кпд 18.2%/15.0% при освещении с лица/с тыла. | ||
| 3 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Интегрирование проволок и функциональных полимерных пленок в контактную систему кремниевого солнечного элемента |
| Результаты этапа: Синтезированы кардовые со-ПАЭС с заданной концентрацией флуореновых групп, с заданной приведенной вязкостью.Изучены электрические свойства полимеров со-ПАЭС в контактной системе металл/полимер/TCO в зависимости от удельного сопротивления TCO. Изготовлены лабораторные образцы солнечных элементов конструкции LGCell на основе кремниевой структуры с применением полимерных пленок со-ПАЭС. Исследована деградацию параметров СЭ LGCell с со-ПАЭС под действием повышенной температуры и влажности. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".