×
20.04.2015
216.013.4208

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НА ОСНОВЕ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области фотоэлектроники, а именно к фотоэлектрическим преобразователям (ФП) для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую. Технический результат заключается в повышении эффективности преобразователей солнечной энергии, упрощении технологии изготовления при одновременном снижении ее себестоимости и увеличении светоприемной поверхности фотопреобразователя. Способ изготовления фотопреобразователя на основе оксида алюминия включает изготовление пористой пластины с размерами пор, равными нанометрам, в качестве пористой пластины используют оксид алюминия, в поры которого осаждают и заполняют полупроводниковый материал, при этом заполнение пор осуществляют при импульсном напряжении прямоугольной формы амплитудой 650-720 В и плотностью тока 8-10 А/см в электролите диметилсульфоксида следующего состава в г/л: хлорид цинка - 8,2-8,35, сера - 6,5-7,0. 1 табл.
Основные результаты: Способ изготовления фотопреобразователя на основе оксида алюминия, включающий изготовление пористой пластины с размерами пор, равными нанометрам, отличающийся тем, что в качестве пористой пластины используют оксид алюминия, в поры которого осаждают и заполняют полупроводниковый материал, при этом заполнение пор осуществляют при импульсном напряжении прямоугольной формы амплитудой 650-720 В и плотностью тока 8-10 А/см в электролите диметилсульфоксида следующего состава, г/л:
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области фотоэлектроники, а именно к фотоэлектрическим преобразователям (ФП) для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую.

Наиболее эффективными устройствами для превращения солнечной энергии в электрическую, с энергетической точки зрения, являются полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи (ФЭП), поскольку это прямой одноступенчатый переход энергии. КПД производимых в промышленных масштабах фотоэлементов в среднем составляет 16%, у лучших лабораторных образцов до 25% [см. Андреев В.М., Грилихес В.А., Румянцев В.Д. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. - Л.: Наука, 1989. - 310 с. - ISBN 5-02-024384-1].

Известен способ изготовления фотопреобразователя, на передней стороне которого образуется оксидная пленка, а легированный слой и контакты находятся на стороне в виде чередующихся точечных областей с p-n переходами [Sinton R.A., Swanson R.M. An optimization study of Si point-contact concentrator solar cell \\ 19 th IEEE Photo volt Special conference, New Orleans, 1987, p 1201-1208].

Недостатком этих фотопреобразователей является сложность процесса изготовления за счет фотолитографического травления и деградации физических свойств под действием солнечного излучения.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ изготовления фотопреобразователя, включающий изготовление пористой пластины с размерами пор, равными нанометрам (нм) [см. патент РФ 2410794, МПК9 H01L 27/142, H01L 31/18, опубл. 27.01.2011].

Недостатком прототипа является высокая сложность изготовления легированных слоев и контактов между микроуглублениями, величины которых 5-10 нм.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности преобразователей солнечной энергии, упрощение технологии изготовления при одновременном снижении ее себестоимости.

Технический результат заключается в увеличении светоприемной поверхности фотопреобразователя.

Решение технической задачи достигается тем, что в способе изготовления фотопреобразователя на основе оксида алюминия, включающем изготовление пористой пластины с размерами пор, равными нанометрам (нм), согласно изобретению, в качестве пористой пластины используют оксид алюминия, в поры которого осаждают и заполняют полупроводниковый материал, при этом заполнение пор осуществляют при импульсном напряжении прямоугольной формы амплитудой 650-720 В и плотностью тока 8-10 А/см2 в электролите диметилсульфоксида следующего состава, г/л:

хлорид цинка 8,2-8,35
сера 6,5-7,0

Данный способ позволит увеличить эффективность преобразования солнечной энергии до 25% за счет значительного увеличения светоприемной поверхности при достаточно несложной технологии изготовления и одновременном снижении стоимости технологии.

Сущность изобретения поясняется таблицей, в которой представлены результаты экспериментальных данных лабораторных образцов фотопреобразователей.

Способ изготовления фотопреобразователя на основе оксида алюминия реализуется следующим образом.

Способом двухстороннего электрохимического анодирования изготавливали пластины структурированного пористого оксида алюминия толщиной до 100 мкм и диаметром пор до 600 нм [см. патент РФ №2448202, 20.04.2012]. Анодирование осуществляли в электролите, содержащем борную кислоту 8-12 г/л, щавелевую кислоту - 15-20 г/л, буру - 10-12 г/л, сульфид магния - 15-20 г/л и паравольфрамат аммония - 5-7 г/л при температуре 18-22°C. При этом амплитуда импульса тока анодного полупериода при частоте следования 30-110 Гц и скважности 10-4000. Плотность тока 1,2-1,6 А/см2. Затем в электролите на основе диметилсульфоксида, содержащем диметилсульфоксид - 1 л; хлорид цинка - 8,2÷8,35 г/л; серу - 6,5÷7,1 г/л, в поры оксида алюминия осаждали полупроводниковый материал - сульфид цинка. Температура электролита в процессе осаждения составляла 90-135°C. На рабочий электрод подавали анодное импульсное напряжение прямоугольной формы амплитудой 650-720 В и плотностью тока 8-10 А/см2. Затем на одну из сторон пластины оксида (предварительно обработанных) наносили прозрачный проводящий слой ITO (SnO2 и In2O3), а на другую - проводящий слой алюминия.

Как видно из таблицы, данный способ увеличивает эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую на 40-50% по сравнению с прототипом за счет использования наноструктурированного пористого оксида алюминия, заполненного полупроводниковым материалом, и состава компонентов электролита.

Использование предлагаемого способа изготовления фотопреобразователя на основе оксида алюминия позволит по сравнению с прототипом увеличить эффективность преобразования солнечной энергии, за счет значительного увеличения светоприемной поверхности при достаточно несложной технологии изготовления и одновременном снижении стоимости технологии.

Таблица
Результаты экспериментальных данных лабораторных образцов фотопреобразователей

п/п
Размеры образцов алюминия Толщина оксидной пленки мкм Диаметр пор нм Состав электролита Амплитуда импульсов, В Плотность тока, А/см Температура, °C КПД, %
Толщина мкм Диаметр нм Диметилсульф оксид, л Хлорид цинка, г/л Сера, г/л
1 90 180 102 550 1 8,3 6,4 700 8,05 125 13,5
2 95 180 105 600 1 8,3 7,2 700 9,95 125 14
3 98 180 110 580 1 8,27 6,85 700 9,7 125 24,5
4 100 180 112 570 1 8,1 6,9 700 8,4 125 18
5 100 180 108 600 1 8,4 6,9 700 8,8 125 15
6 100 180 110 600 1 8,27 6,85 700 9,8 85 X
7 100 180 111 590 1 8,27 6,85 700 9,7 140 XX
X - осаждение отсутствует;
XX - диметилсульфат начинает испаряться.

Способ изготовления фотопреобразователя на основе оксида алюминия, включающий изготовление пористой пластины с размерами пор, равными нанометрам, отличающийся тем, что в качестве пористой пластины используют оксид алюминия, в поры которого осаждают и заполняют полупроводниковый материал, при этом заполнение пор осуществляют при импульсном напряжении прямоугольной формы амплитудой 650-720 В и плотностью тока 8-10 А/см в электролите диметилсульфоксида следующего состава, г/л:
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 18.
27.03.2013
№216.012.3184

Мостовой преобразователь сопротивления пленок

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для эффективного контроля напыления тонких металлических пленок. Техническим результатом заявляемого решения является повышение точности преобразования и расширение функциональных возможностей устройства. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478214
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.07.2013
№216.012.536f

Способ разделения частиц по плотности

Изобретение относится к области разделения твердых частиц по плотности и может быть использовано в горнодобывающей, обогатительной, химической и других областях промышленности, в частности для эффективного отделения пустой породы, ценных минералов и металлов из рудного минерального сырья....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486962
Дата охранного документа: 10.07.2013
27.08.2013
№216.012.6396

Устройство для разделения частиц по плотности

Изобретение относится к устройствам для разделения твердых частиц по плотности и может быть использовано в горнодобывающей, химической и других областях промышленности, в частности для эффективного отделения пустой породы из рудного минерального сырья. Устройство для разделения частиц по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491131
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.11.2013
№216.012.7e4f

Способ возведения намывной ограждающей дамбы

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при возведении гидроотвалов для складирования отходов, например золоотвалов, хвостохранилищ и шламонакопителей обогатительных фабрик. Способ возведения намывной ограждающей дамбы заключается в отсыпке и поярусном наращивании...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498008
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.03.2014
№216.012.ad1d

Способ для измерения импеданса во многих точках объекта и устройство для его осуществления

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для высокоэффективного контроля объектов, в качестве информативного параметра которых используют электрический импеданс. Способ включает определение глубины пропитки объекта расположением измерительных электродов в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510032
Дата охранного документа: 20.03.2014
10.06.2014
№216.012.ccaa

Коллектор электровакуумного прибора свч о-типа

Изобретение относится к электровакуумным приборам, в частности к коллекторам в лампах бегущей волны, многолучевых клистронах и клистродах, в которых используется рекуперация кинетической энергии электронов, выходящих из электродинамической системы прибора. Технический результат заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518165
Дата охранного документа: 10.06.2014
27.06.2014
№216.012.d742

Устройство автоматического контроля прямолинейности сварных стыков рельсов и способ его использования

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство используют для контроля отклонения от прямолинейности поверхности боковой рабочей грани головки рельса в горизонтальной плоскости и поверхности катания головки рельса в вертикальной плоскости бесконтактным методом. Устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520884
Дата охранного документа: 27.06.2014
27.11.2014
№216.013.09e4

Комплекс измерительный непрерывного контроля положения контактного рельса

Комплекс (2) установлен на ходовые рельсы (3), включает закрепленные на раме (4) две пары ходовых колес (5). Колеса (5) одной из пар выполнены в виде блоков, содержащих по два базовых колеса (6). Комплекс (2) содержит регистрирующее устройство (8), установленное на столе (9) на раме (4),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533940
Дата охранного документа: 27.11.2014
10.01.2015
№216.013.1dc5

Устройство для выпуска руды

Изобретение относится к горнорудной промышленности. Техническим результатом является упрощение конструкции, облегчение изготовления, сборки и монтажа непосредственно в выпускной горной выработке. Устройство состоит из рабочего органа, опорного блока, по крайней мере, одного гидроцилиндра и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539049
Дата охранного документа: 10.01.2015
20.01.2015
№216.013.1f4c

Устройство для выпуска руды

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при отработке месторождений полезных ископаемых подземным способом системами отработки, например, с торцевым выпуском с обрушением руды и налегающих пород. Техническим результатом является упрощение конструкции, повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539453
Дата охранного документа: 20.01.2015
Показаны записи 1-10 из 25.
27.03.2013
№216.012.3184

Мостовой преобразователь сопротивления пленок

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для эффективного контроля напыления тонких металлических пленок. Техническим результатом заявляемого решения является повышение точности преобразования и расширение функциональных возможностей устройства. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478214
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.07.2013
№216.012.536f

Способ разделения частиц по плотности

Изобретение относится к области разделения твердых частиц по плотности и может быть использовано в горнодобывающей, обогатительной, химической и других областях промышленности, в частности для эффективного отделения пустой породы, ценных минералов и металлов из рудного минерального сырья....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486962
Дата охранного документа: 10.07.2013
20.07.2013
№216.012.5749

Барабанный агрегат для получения обожженных окатышей

Изобретение относится к производству обожженных окатышей и может быть использовано в горнодобывающей промышленности, черной и цветной металлургии перед пирометаллургической переработкой сырья. Барабанный агрегат содержит корпус с зонами получения сырых окатышей, сушки, подогрева, обжига и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487953
Дата охранного документа: 20.07.2013
27.08.2013
№216.012.6396

Устройство для разделения частиц по плотности

Изобретение относится к устройствам для разделения твердых частиц по плотности и может быть использовано в горнодобывающей, химической и других областях промышленности, в частности для эффективного отделения пустой породы из рудного минерального сырья. Устройство для разделения частиц по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491131
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.11.2013
№216.012.7e4f

Способ возведения намывной ограждающей дамбы

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при возведении гидроотвалов для складирования отходов, например золоотвалов, хвостохранилищ и шламонакопителей обогатительных фабрик. Способ возведения намывной ограждающей дамбы заключается в отсыпке и поярусном наращивании...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498008
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.03.2014
№216.012.ad1d

Способ для измерения импеданса во многих точках объекта и устройство для его осуществления

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для высокоэффективного контроля объектов, в качестве информативного параметра которых используют электрический импеданс. Способ включает определение глубины пропитки объекта расположением измерительных электродов в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510032
Дата охранного документа: 20.03.2014
10.06.2014
№216.012.ccaa

Коллектор электровакуумного прибора свч о-типа

Изобретение относится к электровакуумным приборам, в частности к коллекторам в лампах бегущей волны, многолучевых клистронах и клистродах, в которых используется рекуперация кинетической энергии электронов, выходящих из электродинамической системы прибора. Технический результат заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518165
Дата охранного документа: 10.06.2014
27.06.2014
№216.012.d742

Устройство автоматического контроля прямолинейности сварных стыков рельсов и способ его использования

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство используют для контроля отклонения от прямолинейности поверхности боковой рабочей грани головки рельса в горизонтальной плоскости и поверхности катания головки рельса в вертикальной плоскости бесконтактным методом. Устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520884
Дата охранного документа: 27.06.2014
27.11.2014
№216.013.09e4

Комплекс измерительный непрерывного контроля положения контактного рельса

Комплекс (2) установлен на ходовые рельсы (3), включает закрепленные на раме (4) две пары ходовых колес (5). Колеса (5) одной из пар выполнены в виде блоков, содержащих по два базовых колеса (6). Комплекс (2) содержит регистрирующее устройство (8), установленное на столе (9) на раме (4),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533940
Дата охранного документа: 27.11.2014
10.01.2015
№216.013.1dc5

Устройство для выпуска руды

Изобретение относится к горнорудной промышленности. Техническим результатом является упрощение конструкции, облегчение изготовления, сборки и монтажа непосредственно в выпускной горной выработке. Устройство состоит из рабочего органа, опорного блока, по крайней мере, одного гидроцилиндра и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539049
Дата охранного документа: 10.01.2015
+ добавить свой РИД