×
20.12.2018
218.016.a9b8

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БАЗОВЫХ СЛОЕВ ГИБКИХ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ CdTe В КВАЗИЗАМКНУТОМ ОБЪЕМЕ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к технологиям формирования базовых слоев тонкопленочных фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) на основе CdTe. Способ изготовления в квазизамкнутом объеме базовых слоев гибких фотоэлектрических преобразователей на основе CdTe, в котором расстояние от зоны испарения теллурида кадмия до зоны его конденсации соизмеримо с диаметром реактора. Конструкция используемого квазизамкнутого объема обеспечивает превышение площади поверхности испарения в источнике по отношению к площади подложки и минимизацию утечки пара во внешний объем на уровне 5 вес. %. Это позволяет при температуре испарителя 425-460С и температуре подложки 319-353С реализовать на гибких полиимидных подложках условия осаждения, близкие к термодинамически равновесным, и получить пленки теллурида кадмия стабильной кубической модификации. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Заявляемое техническое решение относится к оптоэлектронным приборам, в частности к технологиям формирования базовых слоев тонкопленочных фотоэлектрических преобразователей на основе CdTe и обусловлено актуальностью разработки нового материало- и энергосберегающего, экологичного способа изготовления базовых слоев для тандемных фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) на их основе, которые можно адаптировать к условиям массового производства.

Фотоэлектрические преобразователи на основе теллурида кадмия являются наиболее экономически выгодными за счет малой (до 4 мкм) глубины поглощения солнечного излучения, что дает возможность получать тонкопленочные структуры и таким образом снижать расход материалов. Для достижения наибольшей эффективности при формировании тонких пленок теллурида кадмия их получение проводят в условиях, приближенных к термодинамически равновесным, поскольку рост пленок в таких условиях приводит к снижению структурных дефектов и уменьшению степени развитости зернограничной поверхности. Использование метода вакуумного термического испарения с использованием «горячей стенки» (HWVE) при выращивания тонких пленок соединений II-VI групп, также позволяет реализовать условия роста максимально приближенные к термодинамическому равновесию. Высокоэффективные ФЭП на основе CdTe формируют в тыльной конфигурации на стеклянной подложке с нанесенным прозрачным фронтальным электродом из широкозонных вырожденных проводников. Освещение приборной структуры осуществляется через стеклянную подложку.

Замена стеклянных подложек на полиимидные пленки позволяет создавать гибкие ФЭП с рекордными значениями приведенной мощности. Гибкие ФЭП имеют улучшенные потребительские свойства для наземного применения в качестве: источников электропитания беспосадочных беспилотных летательных аппаратов; индивидуального легкого энергетического источника питания при создании «энергетической рубашки» солдата; автономных источников питания радиоэлектронной аппаратуры в полевых условиях; источников питания для систем кондиционирования автомобилей и катеров; солнечных батарей, которые монтируются на крышах домов со сложными профилями поверхности и т.п.

В настоящее время фирмы Apical, Kapton, Kaptrex, Meldin, Vespel, Plavis и UPILEX начали производить термостабильные прозрачные полиимидные пленки. Наиболее высокую термостабильность до 450 °С имеют полиимидные пленки UPILEX-S. Средний коэффициент пропускания в видимой области, который достигает 80%, что делает эти пленки наиболее перспективными для создания высокоэффективных гибких ФЭП на основе теллурида кадмия. Однако ограничение термостабильности пленок на уровне 450 оС накладывает ограничения для осаждения теллурида кадмия методом «горячей стенки».

Известен метод «горячей стенки» (Lopez-Otero A., Haas L.D. High mobility as-grown PbTe films prepared by the hot wall technique // Thin solid films. –1974. – V.23. – №11 –. P. 1-6) эпитаксиального выращивания CdTe, основанный на термическом испарении источника CdTe при 500-600 °С в вертикальном реакторе при непрерывной откачке. Температура стенок реактора немного превышает температуру источника CdTe, а температура подложки ниже, чем у источника на 50-100 °С, что приводит к отклонению от термодинамического равновесия в пользу переноса молекул из газовой фазы на подложку с их последующей конденсацией. Как показывает результат данной работы, метод «горячей стенки» достаточно экономичен и позволяет реализовать большие скорости роста пленок (до 10 мкм/ч). Но данный способ не применим для нанесения CdTe на поверхность гибкой полиимидной пленки из-за высокой температуры подложки, которая находится на уровне 450-500 °С.

Наиболее близким к предлагаемому методу является способ осаждения пленок теллурида кадмия на поверхность слоев кадмий-ртуть-теллурид для использования его в качестве защитного пассивирующего покрытия приборных структур с p-n-переходами для микрофотоэлектроники ИК-диапазона (патент RU 2298251, МПК H01L 21/365 от 13.10.2005 г.). В этом способе получения тонких пленок теллурида кадмия в вертикально расположенном реакторе типа «горячая стенка» в нижней части размещают источник теллурида кадмия, над ним на расстоянии не менее 10 диаметров реактора – подложку теллурида кадмия-ртути, присоединяют реактор к вакуумной откачной системе 10-3 Па и нагревают его таким образом, что температура источника составляет 500 °С, температура области между источником и подложкой на расстоянии не менее 10 диаметров реактора составляет 550-600 °С, температуру зоны конденсации и подложки поддерживают в пределах 250-300 °С, а расстояние между границей зоны конденсации и подложкой поддерживают на уровне не более длины свободного пробега молекул газовой фазы при температуре конденсации. При этих условиях в реакторе «горячая стенка» создается существенно неравновесная ситуация, и газовая фаза, состоящая из молекул Cd и Те2, образует направленный поток и частично достигает подложки, где происходит эпитаксиальный рост тонкой пленки CdTe со скоростью порядка 2 мкм/ч при температуре около 250 °С. Недостатком данного способа является то, что процесс переноса вещества носит кинетический неравновесный характер и рост пленок происходит в условиях далеких от термодинамически равновесных.

Предлагаемый способ получения пленок теллурида кадмия в графитовой камере квазизамкнутого объема (КЗО) отличается от прототипа тем, что расстояние от источника теллурида кадмия до зоны конденсации соизмеримо с диаметром реактора. Для реализации условий близких к термодинамически равновесным массовый расход пара теллурида кадмия из паровой фазы должен полностью компенсироваться массовым расходом материалов из источника в облако паров элементов за счет превышения площади поверхности испарения в источнике по отношению к площади подложки. Для этого также степень прилегания подложкодержателя к камере КЗО должна минимизировать утечки во внешний объем, которые не должны превышать 5 вес. %. Вид камеры КЗО, представлен на фиг. 1, где: 1 – основание , 2 – горловина, 3 – зона подготовки, 4 – испаритель, 5 – крепление основания к графитовой камере, 6 – экран, 7 – нагреватели зоны подготовки и испарителя, 8 – подложкодержатель, 9 – нагреватель подложки. Для размещения полиимидной пленки в камере КЗО была изготовлена графитовая подложка, которая сверху накрывалась ленточным нагревателем.

Мощности нагревателей зон камеры выбирались таким образом, чтобы скорость нагревания подложки превышала скорости нагревания других зон, то есть реализовывалось условие Тпкркр – температура подложки, при которой достигается критическое пересыщение пара и возможно зарождение на подложке частиц конденсата, Тп – температура подложки) для всей поверхности подложки. После достижения выбранного значения Тп температура подложки снижалась до некоторого значения, то есть реализовывалось условие Тпкр. Такой температурный режим выдерживался на протяжении 5-10 мин., после чего выключался нагреватель испарителя, а температуру подложки увеличивали, чтобы реализовывалось условие Тпкр. Нагреватель подложки выключался только тогда, когда температура испарителя снижалась до значения 400 °С. Такой трехстадийный режим позволяет избежать конденсации пара на подложке в нестационарных режимах разогрева и охлаждение камеры КЗО.

В данном способе осаждение проводилось при следующих значениях температур: Ти от 460 °С до 425 °С, Ткр от 357 оС до 319 °С. Установлено, что удовлетворительная стабильность и воспроизводимость процесса препарирования пленок была достигнута в условиях, когда температура подложки поддерживалась на 4 °С меньше Ткр. В этом случае толщины пленок, полученных в одинаковых технологических условиях, отличались не более чем на 7%. С нашей точки зрения, причиной такого разброса является неуправляемость переходных процессов при разогреве камеры.

Пример 1. Нанесение пленок теллурида кадмия осуществлялось на гибкие подложки, которые представляли собой полиимидные пленки UPILEX-S толщиной 7-20 мкм на которые методом магнетронного осаждения были нанесены слой ITO и сульфида кадмия. Вначале проводился предварительный нагрев камеры испарения теллурида кадмия и держателя подложки для дегазации их поверхностей. После происходил нагрев зон камеры КЗО и стабилизация температур зоны подготовки пара и испарителя на уровне 425-460 °С, а температуры подложки – 327-361 °С. Такой режим нагрева зон камеры КЗО предотвращает неконтролируемую конденсацию пара на подложке на данной операции. Затем температура подложки снижалась до 319-353 °С и начинался процесс осаждения пленок теллурида кадмия. Процесс продолжался в течении 50-240 мин., исходя из того, что V=0.16Tи-67, где V – скорость роста пленки в мкм/ч; Tи – температура испарителя. После осаждения пленок теллурида кадмия температура подложки увеличивалась до 327-361 °С и испаритель теллурида кадмия выключался. При снижении температуры испарителя до 400 °С, выключался нагреватель подложки. Такой режим охлаждения камеры КЗО предотвращает неконтролируемую конденсацию пара на подложке. Проведенный рентгендифрактометрический анализ показал, что в таких режимах растут структурносовершенные слои теллурида кадмия стабильной кубической модификации.


СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БАЗОВЫХ СЛОЕВ ГИБКИХ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ CdTe В КВАЗИЗАМКНУТОМ ОБЪЕМЕ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-8 of 8 items.
13.01.2017
№217.015.8c6a

Способ для отбора пленок нефти и нефтепродуктов с поверхности воды и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области аналитических исследований пленок из нефти и нефтепродуктов и может применяться для определения состава нефти и нефтепродуктов в природных водоемах. Устройство выполнено в виде полого цилиндра 1 с пробкой 6 из инертного материала и наконечника 4, в котором...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604843
Дата охранного документа: 10.12.2016
10.05.2018
№218.016.3b94

Адаптивная система с эталонной моделью для управления летательным аппаратом

Адаптивная система с эталонной моделью для управления летательным аппаратом, содержащая два сумматора, три блока умножения, три интегратора, корректирующее звено, блок сравнения, блок алгоритмов самонастройки, эталонную модель, датчики угла поворота, угловой скорости и линейного ускорения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002647405
Дата охранного документа: 15.03.2018
11.06.2018
№218.016.613e

Способ получения пленок теллурида кадмия магнетронным распылением на постоянном токе

Изобретение относится к способу получения тонких пленок теллурида кадмия. Способ включает предварительный подогрев поверхности распыляемой мишени из теллурида кадмия до заданной температуры и ее магнетронное распыление на постоянном токе. Поверхность мишени предварительно нагревают до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657275
Дата охранного документа: 09.06.2018
09.08.2018
№218.016.796f

Генератор амплитудно-модулированных сигналов

Изобретение относится к радиотехнике. Технический результат состоит в повышении мощности генерации амплитудно-модулированных сигналов (ГАМС). Для этого на управляющие переходы мощных силовых транзисторов подаются сигналы двух различных частот, например несущая 500 кГц и модулирующая 50 Гц...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002663228
Дата охранного документа: 02.08.2018
09.02.2019
№219.016.b8e3

Устройство для отбора пленок нефти и нефтепродуктов с поверхности воды

Изобретение относится к области аналитических исследований пленок из нефти и нефтепродуктов, в частности к методам отбора проб для последующих анализов и контроля поверхностной концентрации. Устройство для отбора пленок нефти и нефтепродуктов с поверхности воды содержит пробоотборник,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679232
Дата охранного документа: 06.02.2019
28.06.2019
№219.017.998c

Силовой преобразователь

Изобретение – силовой преобразователь (СП) относится к устройствам, способным работать в условиях, когда нагрузка, подключенная к его выходу, может изменяться в очень больших пределах (практически от короткого замыкания до холостого хода). При проведении некоторых технологических процессов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692687
Дата охранного документа: 26.06.2019
08.11.2019
№219.017.df21

Стенд для испытаний и калибровки датчиков массового расхода воздуха автомобилей

Изобретение относится к области эксплуатации машин и может быть использовано при испытаниях и калибровке датчиков массового расхода воздуха автомобилей, оборудованных микропроцессорной системой управления двигателем внутреннего сгорания. Стенд для испытаний и калибровки датчиков массового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002705324
Дата охранного документа: 06.11.2019
04.05.2020
№220.018.1aeb

Способ получения мицеллярных комплексов меди (ii) с использованием неионогенных поверхностно-активных веществ (пав)

Изобретение относится к коллоидным системам и растворам. Получаемые предложенным способом мицеллярные комплексы могут быть использованы в рецептуре косметических профилактических средств, обладающих фунгицидным и антисептическим действием, в приготовлении составов с фунгицидным и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002720516
Дата охранного документа: 30.04.2020
Showing 1-10 of 13 items.
27.08.2013
№216.012.6343

Несъемный комбинированный зубной протез с полиуретановым каркасом и способ его изготовления

Группа изобретений относится к области медицины, а именно к ортопедической стоматологии. Предложен несъемный комбинированный зубной протез, содержащий полиуретановый каркас с нанесенным на него облицовочным покрытием, при этом каркас выполняют из полиуретановой композиции, содержащей изоцианат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491048
Дата охранного документа: 27.08.2013
20.08.2014
№216.012.e934

Кювета зуботехническая

Кювета зуботехническая относится к ортопедической стоматологии и может быть использована для изготовления съемных зубных протезов. Кювета зуботехническая содержит разборный корпус, выполненный в виде симметрично расположенных относительно друг друга и сжатых между собой посредством резьбового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525508
Дата охранного документа: 20.08.2014
10.12.2015
№216.013.988c

Способ получения композитного материала системы углерод-никель

Изобретение относится к электродной и химической промышленности и может быть использовано при изготовлении электродов, магнитных сенсоров, катализаторов. Композитный материал системы углерод-никель получают путем нанесения металлического активного компонента в виде раствора азида никеля на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570672
Дата охранного документа: 10.12.2015
13.02.2018
№218.016.2079

Способ изготовления фотодетектора с ограниченным диапазоном спектральной чувствительности на основе массива наностержней оксида цинка

Изобретение относится к оптоэлектронным приборам, в частности к нанотехнологиям солнечно-слепых фотодетекторов ближнего ультрафиолетового излучения (БУФИ) на основе 1D наноструктурированного оксида цинка. Изобретение обеспечивает повышение спектральной чувствительности солнечно-слепого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002641504
Дата охранного документа: 17.01.2018
29.05.2018
№218.016.544e

Способ определения остаточного ресурса трубопровода

Изобретение относится к диагностике трубопроводов для оценки их остаточного ресурса. Способ определения остаточного ресурса трубопровода может быть применен для определения остаточного ресурса трубопровода в напорных трубопроводах круглого сечения. Исходными данными для определения остаточного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654154
Дата охранного документа: 16.05.2018
11.06.2018
№218.016.613e

Способ получения пленок теллурида кадмия магнетронным распылением на постоянном токе

Изобретение относится к способу получения тонких пленок теллурида кадмия. Способ включает предварительный подогрев поверхности распыляемой мишени из теллурида кадмия до заданной температуры и ее магнетронное распыление на постоянном токе. Поверхность мишени предварительно нагревают до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657275
Дата охранного документа: 09.06.2018
27.04.2019
№219.017.3dd7

Инсектицидное изделие из отходов шишек сибирской кедровой сосны

Изобретение относится к области производства инсектицидных изделий. Инсектицидное изделие содержит отходы переработки шишек сибирской кедровой сосны, функциональные добавки, красители, ароматические вещества, ингредиенты для борьбы с насекомыми. Функциональные добавки представляют собой торф...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685734
Дата охранного документа: 23.04.2019
04.06.2019
№219.017.735f

Способ калибровки датчиков массового расхода воздуха автомобилей

Изобретение относится к области эксплуатации машин и может быть использовано при калибровке датчиков массового расхода воздуха автомобилей, оборудованных микропроцессорной системой управления двигателем внутреннего сгорания. Калибровку осуществляют следующим образом: эталонный и проверяемый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690229
Дата охранного документа: 31.05.2019
27.07.2019
№219.017.b9f8

Централизованная микропроцессорная система релейной защиты, автоматики и сигнализации с дистанционным управлением

Изобретение относится к электротехнике, а именно к технике релейной защиты, автоматики и сигнализации. Техническим результатом является упрощение развертывания, масштабируемости, а также повышение скорости передачи информации в распределительных устройствах (РУ) электроэнергетических установок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002695634
Дата охранного документа: 25.07.2019
08.11.2019
№219.017.df21

Стенд для испытаний и калибровки датчиков массового расхода воздуха автомобилей

Изобретение относится к области эксплуатации машин и может быть использовано при испытаниях и калибровке датчиков массового расхода воздуха автомобилей, оборудованных микропроцессорной системой управления двигателем внутреннего сгорания. Стенд для испытаний и калибровки датчиков массового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002705324
Дата охранного документа: 06.11.2019
+ добавить свой РИД