Соглашение от 30 июня 2014 года № 14.604.21.0085 с Минобрнауки России

Тема: Разработка методики модификации структуры и свойств пленок аморфного гидрогенезированного кремния фемтосекундным лазерным облучением для фотовольтаических применений.

Этап 5.

На заключительном (пятом) этапе работ были определены уровень и тип легирования исходных (до фемтосекунодного лазерного облучения) пленок аморфного гидрогенизированного кремния. Установлено, что фемтосекундная лазерная кристаллизация сильнолегированных пленок аморфного гидрогениированного кремния приводит к их спаляции. Поэтому для формирования гетероперехода в пленке аморфного гидрогенизированного кремния лучше использовать слабо легированные пленки аморфного гидрогенизированного кремния (уровень легирования 10^-5-10^-4). В этом случае количество “годных” образцов (в которых не наблюдается отслоения пленки в результате лазерного воздействия) может быть значительно выше. Была разработана лабораторная методика измерений фотовольтаических параметров (КПД, напряжения холостого хода, тока короткого замыкания, фактора заполнения) экспериментальных образцов гетероструктур аморфный гидрогенизированный кремний/наномодифицированный аморфный кремний. Получены значения фотовольтаических параметров экспериментальных образцов гетероструктур аморфный гидрогенизированный кремний/наномодифицированный аморфный кремний. Все параметры удовлетворяют требованиям технического задания. Наиболее высокий КПД фотопреобразования получен для образца с отношением диборана к моносилану в реакционной камере [B₂H₆]/[SiH₄]=10^-5. Даны предложения и рекомендации по коммерциализации результатов ПНИ и вовлечению их в хозяйственный оборот. Разработан проект технического задания на проведение ОТР по теме «Разработка и организация опытного производства тонкопленочных солнечных элементов на основе гетероструктур аморфный гидрогенизированный кремний/наномодифицированный аморфный кремний». Для сравнения характеристик полученных экспериментальных образцов с гетероструктурами аморфный гидрогенизированный кремний/монокристаллический кремний были определены оптимальные технологические параметры для получения последних. Было показано, что гетероструктуры аморфный гидрогенизированный кремний/монокристаллический кремний могут быть получены путем нанесения слоев аморфного кремния на пластину монокристаллического кремния методом плазмохимического осаждения. При этом наиболее выгодно с точки зрения применения в солнечной энергетике использовать монокристаллический кремний n-типа и сильно легированный аморфный гидрогенизированный кремний p-типа. Кроме того между этими двумя слоями необходимо создать (также методом плазмохимического осаждения) собственный слой аморфного гидрогенизированного кремния (порядка 5 нм толщиной) для пассивации поверхности. В соответствии с установленными технологическими параметрами были изготовлены солнечные элементы с гетеропереходом аморфный гидрогенизированный кремний/монокристаллический кремний. Значения КПД для солнечных элементов с гетеропереходом аморфный гидрогенизированный кремний/наномодифицированный аморфный кремний и с гетеропереходом аморфный гидрогенизированный кремний/монокристаллический кремний получились практически одинаковыми. Сравнение разработанных экспериментальных образцов с имеющимися аналогами показало, что предложенная в проекте технология получения является конкурентоспособной и экономически оправданной для получения солнечных элементов с гетеропереходом аморфный гидрогенизированный кремний/наномодифицированный аморфный кремний с целью их использования в солнечной энергетике. Внедрение разработанной технологии может быть осуществлено в «НТЦ тонкопленочных технологий в энергетике» и на заводе «Хевел». Однако перед внедрением разработанной технологии необходимо провести ОТР по теме «Разработка и организация опытного производства тонкопленочных солнечных элементов на основе гетероструктур аморфный гидрогенизированный кремний/наномодифицированный аморфный кремний» для разработки конструкторской и технологической документации и отработки процессов промышленного производства. Выпуск солнечных модулей на основе предлагаемой технологии ориентирован, прежде всего, на сбыт продукции в России. Работы по пятому этапу и соглашению в целом выполнены в полном объеме. Научно-технический уровень выполненных работ сравним с лучшими мировыми достижениями в области создания и исследований аморфных материалов для тонкопленочной солнечной энергетики.

Все поставленные в проекте цели достигнуты.