WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


На правах рукописи

Юрченко Алексей Васильевич

НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ В ПРОИЗВОДСТВЕ И ИСПЫТАНИЯХ КРЕМНИЕВЫХ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МОДУЛЕЙ

Специальность 05.11.13 Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Томск - 2009

Работа выполнена в Томском политехническом университете

Научный консультант: доктор технических наук, профессор ТПУ, г. Томск.

Гольдштейн Александр Ефремович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Тюльков Геннадий Иванович доктор технических наук, профессор Поллер Борис Викторович доктор технических наук, профессор Осипов Юрий Мирзоевич

Ведущая организация: ОАО “НПО Квант” г. Москва.

Защита состоится 27 октября 2009 г. в 15:00 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.269.09 при Томском политехническом университете по адресу: Россия, 634028, г. Томск пр. Ленина, д.2 ТПУ 10 корп. 213 ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского политехнического университета по адресу: г. Томск, ул. Белинского, Автореферат разослан « » ________2009 г.

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.269.09 кандидат технических наук, доцент Б.Б. Винокуров



Актуальность работы Актуальность представленной тематики обусловлена высокими темпами развития солнечной энергетики и расширением географии использования фотоэлектрических систем (ФЭС). Изменение рыночных цен на энергию с учетом возмещения скрытых издержек, связанных с ее производством и использованием, станет одной из крупнейших проблем ближайших десятилетий. Это обуславливает повышенный спрос к системам неразрушающего технологического и эксплуатационного контроля в производстве кремниевых фотоэлектрических преобразователей, моделей и систем. В министерстве энергетики США предсказывают, что уже в 2015 году электроэнергия, производимая ФЭС станет дешевле, чем электроэнергия полученная из невозобновляемых источников, и главное цена на нее не будет расти. Бурное развитие производства подобных систем обуславливает необходимость развития неразрушающего контроля на всех стадиях производства и эксплуатации ФЭС.

В системах преобразования энергии ФЭС (солнечных электростанций) в принципе могут быть использованы любые созданные и разрабатываемые в настоящее время типы ФЭП различной структуры на базе разнообразных материалов, однако не все они удовлетворяют комплексу требований к этим системам. Отдельные методы улучшения энергетических и эксплутационных характеристик ФЭП, например за счёт создания сложных структур, плохо совместимы с возможностями организации их массового производства при низкой стоимости и т. д. В качестве наиболее используемых материалов для фотоэлектрических систем преобразования солнечной энергии в настоящее время является кремний. Сейчас возобновляемые источники дороги, но по мере их развития и совершенствования будет неизбежно снижена себестоимость. Тенденция развития материалов для солнечной энергетики показывает, что основным материалом для производства ФЭС на ближайшее будущее становится структурно неоднородный кремний (поликристаллический, аморфный и мультикремний). Цикл производства ФЭС начинается с очистки кварцитов, изготовления кремния «солнечного качества», где необходимы методики технологического контроля параметров кремния. В дальнейшем при производстве солнечных элементов необходимо проводить контроль электрофизических характеристик пластин кремния и фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), контроль выходных характеристик ФЭП и фотоэлектрических модулей (ФМ), а также важно проведение эксплуатационного контроля ФЭС и ФМ.

Модернизация производства кремния в России обуславливает необходимость создания отечественных приборов технологического и эксплуатационного контроля и в частности систем измерения его электрофизических параметров и изделий солнечной энергетики на его основе. Определяющими характеристиками кремния, с точки зрения эффективности ФЭП, является: время жизни неосновных носителей заряда и удельное сопротивление. Наиболее перспективным неразрушающим способом измерения данных параметров кремния с точки зрения точности и локальности являются СВЧ – методы.

Однако для их успешного применения необходимо провести обоснование применения данных методик на структурно неоднородном материале и модернизировать существующие технические решения, позволяющие достичь требуемой точности, локальности и производительности измерений.

В связи с тем, что стоимость традиционных источников энергии стремительно растет, в настоящее время в регионах без стационарной сети электропитания вместо дизельных электрогенераторов все чаще применяют ФЭС. Это не только позволяет снизить экологическую нагрузку на экосферу, но и экономически выгодно. При расчете конструкции ФЭС для потребителей недостаточно учитываются климатические особенности региона и аппаратные факторы, что приводит к погрешности до 40% между прогнозируемой и вырабатываемой мощности ФЭС.

В связи с расширением географии использования анализ многолетней работы ФЭС в реальных условиях и разработка методики прогнозирования использования ФЭС в регионах Сибири и Дальнего Востока являются актуальной научной задачей.

Работа ФЭС зависит от многих факторов:

• аппаратных, обусловленных конструкцией и технологией изготовления СБ, углом размещения по отношению с горизонту;

• климатических, обусловленных воздействием различных климатических параметров на выходные энергетические характеристики ФМ.

Для построение адекватной методики прогнозирования необходимо разработать модель работы ФМ с учетом воздействия доминирующих климатических и аппаратных факторов, а также провести натурные испытания ФЭС и ФМ при одновременном мониторинге параметров атмосферы и характеристик ФМ.

Из разработанных в ОАО "НИИПП" методов в основу предлагаемой методологии положены зондовые методы:

а) на стадии отработки технологии материала – электоннозондовые;

б) на стадии контроля материала с неоднородной структурой СВЧ - зондовые на различных длинах волн с воздействием на фотопроводимость;

в) на стадии технологии формирования солнечного элемента со световым зондом с различной длины волны.

Такая методология с измерением интегрированных параметров по площади пластины позволяет наиболее оптимально определить корреляционные зависимости и корректировать технологический процесс изготовления и оптимизировать условия эксплуатации Цель.

Целью работы является решение научных и практических задач диагностики качества кремния, ФЭП и разработка систем мониторинга работы ФМ в натурных условиях.

Задачи.

1. Разработка методов и технических решений по измерению времени жизни неосновных носителей заряда и удельного сопротивления в структурно неоднородном кремнии «солнечного качества» с повышенной производительностью и локальностью.

2. Разработка автоматизированной установки неразрушающего измерения распределения удельного сопротивления и времени жизни неосновных носителей заряда в структурно неоднородном кремнии на основе автодинных СВЧ и КВЧ гибридно-интегральных модулей.

3. Разработка экспресс-методик неразрушающего контроля электрофизических характеристик ФЭП в локальных областях.

4. Разработка стационарных и мобильных программно – аппаратных средств мониторинга работы кремниевых ФМ в натурных условиях.

5. Применение разработанного комплекса неразрушающего технологического и эксплуатационного контроля для отработка технологии изготовления с целью повышения эффективности ФЭП, а также повышение эксплуатационной надежности.

6. Проведение многолетних и многофакторных натурных испытаний кремниевых ФМ и ФЭС до 200 Вт в Сибири и Дальнем Востоке и обоснование комплекса климатических и аппаратных факторов, определяющих их работу в натурных условиях.

7. Разработка физико-математической модели кремниевых ФМ работающих под воздействием климатических и аппаратных факторов и на ее основе методики прогнозирования вырабатываемой электрической мощности кремниевой ФМ малой мощности при воздействии климатических и аппаратных факторов для регионов Сибири и Дальнего Востока.

Научная новизна.

1. Обоснована возможность использования СВЧ методов для измерения удельного сопротивления кремния и создан ряд установок с различными типами СВЧ датчиков, позволяющие измерять распределение удельного сопротивления с разрешением не хуже 1 мм. Показано что для мультикремния в диапазоне удельных сопротивлений от 1 до 10 Ом см точность измерения составляет 3%.

2. Разработана методика измерения и новый тип автодинного фотомодуляционного СВЧ-датчика и измерительная установка, позволяющая измерять время жизни неравновесных носителей заряда в кремниевых пластинах в диапазоне удельных сопротивлений от 0.5 до 10 Ом см и измерять как объемное, так и эффективное время жизни неравновесных носителей заряда в диапазоне от 100 нсек до 5 мсек.

3. Разработана методика оценки интегральных параметров ФЭП, по результатам измерения локальных спектральных характеристик, что позволило теоретически рассчитать и экспериментально определить оптимальные параметры ФЭП, позволившие достичь увеличения эффективности для лучших образов от 12.5% до 15.4% и увеличения средней величины на 5% и уменьшения среднеквадратичное отклонения в партии ФЭП.

4. На основе впервые проведенных в Сибири и на Дальнем Востоке долговременных и многофакторных испытаний кремниевой ФМ и ФЭС мощностью до 200 Вт обоснован комплекс доминирующих параметров, оказывающих влияние на работу ФМ в климатических условиях.

5. Получена математическая совокупность соотношений, определяющих зависимость вырабатываемой мощности ФМ от комплекса климатических и аппаратных факторов с погрешностью не более 5%, на основании которой усовершенствован метод прогнозирования вырабатываемой мощности кремниевого ФМ с учетом климатических особенностей местности, в которой она будет использоваться.

6. Разработана мобильная станция мониторинга, позволяющая одновременно измерять метеорологические параметры атмосферы, вольтамперную характеристику и температуру поверхности ФМ.

Достоверность результатов.

Достоверность результатов работы подтверждается результатами экспериментальных исследований, а также опубликованными научными работами, патентом РФ.

Достоверность и обоснованность полученных в работе научно-технических результатов и выводов обеспечивается применением апробированного математического аппарата и математически обоснованных численных методов при решении поставленных задач, основанных на данных натурных испытаний, использовании аттестованных измерительных средств, согласованности расчетных и экспериментальных данных.

Методы исследования.

В диссертации использован комплексный метод, включающий в себя теоретические исследования и экспериментальную проверку полученных результатов. Работа выполнялась с использованием математического и физического моделирования.

Для расчетов коэффициентов в математической модели использовался множественный корреляционный анализ, множественный линейный регрессионный анализ. При обработке результатов измерений применялись методы математической статистики.

Сопоставление с результатами полученными другими авторами Апробация работы.

Результаты диссертационной работы докладывались на 20 Всероссийских и международных конференциях.

• 21st European PV Solar Energy Conference and Exhibition, Dresden 4-8 September 2006;

• 22st European PV Solar Energy Conference and Exhibition, Milan 3-7 September 2007;

• 23st European Photovoltaic Solar Energy Conference, Valencia, Spain, 4-8 September 2008;

• Modern Techniques and Technologies. 9th International Scientific and Practical Conference of students, Post-graduates and Young Scientists. 7-11 April, 2003 Tomsk, Russia;

• Возобновляемая энергетика. Состояние проблемы перспективы Международная конференция. СПб. 4-6 ноября. 2003 г.;

• Кремний 2004, Иркутск, 5-9 июля 2004; Кремний 2006, Красноярск 4-6 июля 2006;

• 3 и 4 международный технологический конгресс «Военная техника, вооружение и технологии двойного применения». Омск 7-10 июня 2005 г.;

• Международный семинар «Альтернативные источники энергии и проблемы энергосбережения 30 мая –1 июня. Санкт-Петербург. 2005 г.;

• Российская конференция «Демидовские чтения» Томск 2006.

• Российской конференции «Арсенид галлия и полупроводниковые соединения группы III-V» GaAs-2002, GaAs-1999.

По теме диссертации опубликовано 72 публикации, из них 13 – в изданиях рекомендуемых ВАК и зарубежных изданиях зарегистрированных в базе научного цитирования «Web of Science». Получен патент на полезную модель №75516 «Мобильная станция мониторинга работы солнечной батареи». Издана монография «Автодинные датчики в измерительной технике».

Практическая значимость.

Разработаны методики и приборы входного и технологического контроля производства кремния и ФЭП. С использованием данных приборов отработана технология производства ФЭП и ФМ в ОАО НИИПП, ООО «Диагностика+» (Акт внедрения).

На основе одиннадцатилетнего анализа данных работы ФМ в Сибири и Дальнем Востоке разработаны рекомендации по использованию ФМ в этих регионах и предложена методика прогнозирования вырабатываемой мощности ФМ. Рекомендации и методика используются при проектировании СЭУ для конечных пользователей в ОАО НИИПП (Акт внедрения).

Мобильная станция апробирована и использована для проведения испытаний ФЭС в ИПМТ ДВО РАН г. Владивосток.

Результаты долговременных испытаний ФМ в Томске использовались в отчете по энергетическим ресурсам Томской области, выполненный по заказу Администрации Томской области в 2004г..

Результаты работы использованы при выполнении ряда грантов и х/д работ:

• НИР «Луч» (ОАО НИИПП) "Исследование и разработка технологии создания высокоэффективных каскадных солнечных элементов» Заказчик Миноборонпром 1998 г.;

• НИР (ОАО НИИПП) «Разработка методики и изготовление макетов устройств для бесконтактного локального измерения удельного сопротивления, времени жизни неравновесных носителей заряда и определения типа проводимости в поликристаллическом кремнии» Заказчик ОАО «НИИПП» 2006 г.;

• Грант по программе Министерства образования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» 2001-2002 г.

НИР «Моделирование и наземная отработка ФЭП на основе арсенида галлия на воздействие факторов космического пространства»;

• НИР (ОАО НИИПП) «Разработка научно-производственной базы получения кремния солнечного качества и изготовления энергетических комплексов на основе кремния» Заказчик Томская областная администрация;

• НИР (ОАО НИИПП) «Исследование технологии очистки кварцитов для разработки энергетических комплексов на основе кремниевых солнечных элементов» Заказчик ОАО «Антоновское рудоуправление»;

• ОКР «Стекло» «Разработка технологии получения кварцитного сырья для производства стекла из отходов обогащения кварцитов Заказчик ОАО «Антоновское рудоуправление», г. Анджеро-Судженск, 2000 г.;

• НИР" Тандем" (ОАО НИИПП) "Исследование электрофизических параметров эпитаксиальных структур GaAs, солнечных элементов на их основе и поставка опытных образцов солнечных элементов для натурных испытаний в составе изделия 14Ф33 №12." Заказчик ОАО «Сатурн» г. Краснодар.2001-2002 г. ;

• Грант Министерства образования РФ для молодых кандидатов наук 2002-2004 г.

НИР: «Климатические испытания кремниевых солнечных батарей в натурных условиях г. Томска»;

• Грант по программе «Развитие научного потенциала высшей школы» 2005 г. НИР:

«Анализ работы солнечных энергетических установок в условиях Сибири и разработка методики прогнозирования их работы в натурных условиях»;

• Грант Президента РФ для молодых кандидатов наук 2003-2004 г. НИР: Разработка мобильной станции мониторинга работы солнечных батарей в различных климатических условиях;

• Грант Президента РФ для молодых кандидатов наук 2005-2006 г. НИР «Природные и техногенные факторы в деградации энергетический характеристик солнечных элементов»;

• Грант Президента РФ для молодых кандидатов наук 2008-2009 г. НИР «Системы мониторинга солнечных энергетических установок работающих при воздействии природных и техногенных факторов».

• ОКР «Меганом-Т» 2008-2009 гг. НИР «Разработка фотоэлектрических систем мощностью до 1 кВт», Заказчик Министерство обороны.

Личный вклад автора.

Самостоятельно автором разработаны методики и установки локального контроля параметров солнечных батарей. Автором проведены исследование факторов снижающих эффективность ФЭП и ФМ. По рекомендациям автора проведена модернизация технологии их изготовления.

Под научным руководством автора разработана мобильная станция мониторинга работы ФМ, выполнены изготовление, сборка и настройка основных узлов опытного образца, проведены натурные испытания в Сибири и Дальнем Востоке, проведен статистический анализ данных.

Автором самостоятельно получены уравнения регрессии, показывающие зависимость параметров батареи от различных климатических факторов. Разработана методика прогнозирования вырабатываемой мощности ФМ.

При содействии сотрудников ОАО НИИПП Лапатина Л.Г. и Воторопина С.Д. созданы установки измерения времени жизни неосновных носителей заряда и удельного сопротивления и проведена оценка их применимости для структурно неоднородных материалов. В составе коллектива в ОАО «НИИПП» создан промышленный образец установки измерения распределения удельного сопротивления по пластине полупроводника.

Самостоятельно автором разработана методология сквозного неразрушающего контроля на большинстве стадий производства и испытаний ФЭП, ФМ и ФЭС.

На защиту выносятся следующие положения.

1. Комплекс неразрушающих методов контроля производства и испытания ФМ от получения кремния до использования ФЭС в реальных условиях Сибири и Дальнего Востока.

2. Методика измерения удельного сопротивления, объемного и эффективного времени жизни неравновесных носителей заряда в структурно неоднородном кремнии «солнечного качества».

3. Аппаратно-программный комплекс на основе автодинных датчиков для бесконтактного измерения распределения удельного сопротивления и времени жизни по поверхности полупроводниковых пластин диаметром до 250 мм 4. Результаты исследования влияния климатических и аппаратных факторов на работу кремниевых ФМ и построенный на основе их анализа комплекс доминирующих факторов оказывающих влияние на их работу в условиях различных климатических зон.

5. Комплекс аппаратуры и результаты многолетних исследований в производстве и испытаниях позволяющие создать статистическая модель ФМ работающего при воздействии климатических природных факторов и построить на ее основе методику прогнозирования вырабатываемой мощности ФМ.

6. Мобильный аппаратно – программный комплекс мониторинга работы ФМ совместно с метеорологическими параметрами окружающей среды и результаты его использования в условиях Сибири и дальнего Востока.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, основных выводов, списка используемых источников из 153 наименований. Диссертационная работа содержит 225 страниц машинописного текста, включает 20 таблиц и 67 иллюстраций.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности темы, формулировку цели и задач работ, основные положения, выносимые на защиту и определяет содержание и методы работы.

Глава 1. Обзор методов и средств определения основных электрофизических параметров полупроводников В первой главе дан обзор методов неразрушающего контроля полупроводниковых материалов и структур в производстве кремния солнечного качества и ФЭП на его основе.

Представляет большой прикладной интерес использование автодинных датчиков для контроля параметров кремния солнечного качества и арсенид - галлиевых структур для фотоэнергетики. В главе представлены результаты анализа работы автодинных датчиков в гибридно-интегральном исполнении. В качестве активных элементов использован многофункциональный кристалл с мезапланарными структурами. Рассмотрен непрерывный режим работы автодина и режимы с различными видами модуляции, позволяющие расширить области решаемых задач систем контроля материалов с неоднородной структурой.

На основе проведенного анализа существующих методов обосновано применения СВЧ методов измерения времени жизни неосновных носителей заряда и удельного сопротивления. Проведено обоснование их использования для структурно неоднородного кремния, в частности для «мультикремния».

Для исследования ФЭП в локальных областях выбран спектральный метод с модулированием воздействующего сигнала на частоте 5 кГц.

Глава 2. Физико - математические модели солнечных батарей Во второй главе описываются электрофизические и оптические свойства кремниевых ФЭП. Проведена классификация методов прогнозирования вырабатываемой электрической мощности ФМ.





Все способы расчета вырабатываемой мощности ФМ выполняются по следующим моделям: модель КПД; модель поправочных коэффициентов; модель физическая; модель статистическая.

В первой и наиболее простой модели вырабатываемая мощность считается путем умножения КПД ФМ на мощность солнечного излучения, которая соответствует тому региону, где будет располагаться ФМ. Этот способ расчета имеет наибольшую погрешность и носит оценочный характер.

Вторая модель – модель, в которой вводятся ряд поправочных коэффициентов для учета влияния ряда внешних факторов на КПД ФМ :

CDE = rSP · rT· rG· rIA· rX· STC, (1) где STC – КПД СБ, измеренный при стандартных условиях (t=25oС, АМ 1.5, мощность излучения1000 Вт/м2); rSP – коэффициент, учитывающий отличие спектра солнечного излучения от спектра АМ 1.5; rT – коэффициент, учитывающий отличие температуры, при которой работает ФМ, от стандартной; rG – коэффициент, учитывающий различия между мощностью солнечного излучения и стандартной мощностью; rIA – коэффициент, учитывающий угол наклона ФМ.

К недостаткам такой модели можно отнести то, что эти коэффициенты применимы только для небольшой территории. В этом случае погрешность оценки составляет 20%.

Третья модель - физическая, в которой расчет мощности ФМ проводится на основе решения уравнений переноса для р-n перехода полупроводникового материала с учетом разогрева ФМ. Недостатком физической модели является то, что для расчета мощности ФМ необходимо знать спектр солнечного излучения в каждый конкретный момент.

Замена реального спектра на функцию Планка, описывающей излучение абсолютно черного тела при температуре 5800 К, приводит к ошибке порядка 10 %. Так же, для физической модели необходимо знать время жизни носителей заряда, коэффициенты диффузии, концентрации примесей и т. д., что не всегда представляется возможным.

Четвертая модель - статистическая. При анализе результатов научных исследований часто имеет место ситуация, когда количественное изменение изучаемого явления зависит от нескольких причин (факторов). При проведении экспериментов в такой множественной ситуации исследователь записывает показания приборов о состоянии функции отклика и всех факторов, от которых она зависит. Результатами наблюдений является матрица. В этом случае методы обработки данных наблюдений базируются на положении теории вероятности и математической статистики. Для статистических методов построения эмпирических зависимостей очень важно, чтобы результаты наблюдений подчинялись нормальному закону распределения, поэтому проверка нормальности распределения – основное содержание предварительной обработки результатов наблюдений. Именно эта модель используется в данной работе для создания методики прогнозирования работы ФМ в регионах Сибири и Дальнего Востока.

В данной главе оценено влияние планарной неоднородности ФЭП на его эффективность. Разделен вклад в планарную неоднородность ФЭП на две составляющих:

1. Подложечная составляющая. Обусловлена неравномерным распределением удельного сопротивления и диффузионной длины неосновных носителей заряда в подложке.

2. Технологическая составляющая. Неравномерное распределение электрофизических и конструкционных параметров в лицевом слое и ОПЗ (диффузионная длина неосновных носителей заряда, скорость поверхностной рекомбинации, удельное сопротивление лицевого слоя, глубина залегания p-n перехода), обусловленое технологическими операциями изготовления ФЭП (диффузия, пассивация, создание омических контактов и др.).

Для изучения влияния неравномерного распределения электрофизических и конструкционных параметров ФЭП на его эффективность, был использован метод предложенный W.Shockley для изучения неоднородного p-n перехода.

Суть метода заключается в представлении исходной структуры неоднородного p-n перехода в виде двух параллельно соединенных однородных p-n перехода. Причем одна из структур является идеальной, другая с различными отклонениями от идеальной структуры.

Рис.1. Нормализованная к идеальному КПД ФЭП ид зависимость КПД исходного ФЭП исх от KS(а) и KL(б).

С использованием данного метода проведен анализ влияния неравномерного распределения сопротивления и диффузионной длины неосновных носителей заряда на эффективность ФЭП.

Зависимость КПД рис. 1 исходного ФЭП от доли площади идеальной области Ks c параметрами KL=10,100, где KL- параметр, характеризующий во сколько раз диффузионная длина в дефектной области ФЭП меньше, чем в идеальной.

Как видно из рис.1 снижении диффузионной длины в подложки в 10 раз приводит к снижению КПД ФЭП до 32%. Следует заметить, что при малой площади дефектной области (10%) с диффузионной длиной в 100 раз меньше чем в идеальной области происходит снижение КПД до 20%.

Показано, что наиболее существенный вклад в уменьшении эффективности ФЭП дает уменьшение диффузионной длины в подложке, увеличение скорости поверхностной рекомбинации на лицевой поверхности и увеличение темнового тока p-n перехода.

Для экспериментального исследования планарной неоднородности ФЭП обоснован метод сканирования световым зондом с измерением фотоответа. Для обоснования данной методики измерения была использована распределенная модель Gerald Lucovsky, описывающая фотоэффект при локальном освещении p-n перехода.

Оптическое излучение и случае локальной засветки пластины ФЭП, падает на n-слой p-n перехода световым пятном с радиусом равным R. В стационарных условиях фотоэдс есть изменение потенциального барьера перехода, обусловленное генерацией носителей заряда.

kT qf = = Б 0 - Б = ln -1 (2) q kT где f - функция описывающая разделение электронно-дырочных пар на р-n переходе.

Б, Б0 -величина потенциального барьера при освещении и без него.

При построение модели выполняются следующие условия:

- Радиус светового пятна больше диффузионной длины неосновных носителей заряда в n и p слое R>>Ln,Lp. Это позволяет пренебречь растеканием неосновных носителей заряда из освещенной области.

- Рассматриваем стационарный случай - это позволяет пренебречь переходными процессами и тем самым упростить модель.

- Считаем, что p-n переход бесконечный по площади.

- Функция разделения носителей заряда однородна в пятне.

Рассмотрим p-n переход в темновых условиях, который бесконечен по оси y и длиной a+b по оси x. Пусть тыловой контакт - сплошной, а контакт к лицевому слою расположен –b

d - = 0 (3) dxd Граничные условия при х=а = 0 это соответствует условию, когда краевая dx плотность тока равна нулю на границе перехода при x=а. Если I (плотность тока на единицу длины) ток необходимый для поддержки потенциала в области –b

d = - n X I - JSbqn kT (3) dx pn Решение дифференциального уравнения(6.23), используя эти ГУ имеет вид:

kT I K = sinha qJS (b + ) (4) cosha kT Рассмотрим p-n переход, описанный выше, и приложим обратное смещение K > q к лицевому контакту. Получим выражение для обратного смещения необходимого для перевода всего перехода в режим насыщения в зависимости от и геометрии перехода.

Дифференциальное уравнение, которое применимо для полностью насыщенного перехода имеет вид:

d = - n JS (5) dx2 X pn Граничные условия: = -K для х=0.

n (I - J b) x = d S X = pn (6) dx x = a Для того чтобы уравнение (5) было справедливо для всех х необходимо чтобы (a) = -4kT q. Минимальное значение обратного смещения необходимое, чтобы выполнить это условие будет:

kT 4 + 1 K min = a2 (7) q Видно, что чем больше длина спада , тем большее обратное смещение необходимо приложить для обеспечения режима насыщения по всей площади перехода. Если K > K min то I = JS (a + b) (8) Допустим, что обратное смещение подаваемое на лицевой контакт p-n перехода существенно больше чем K min. Дифференциальное уравнение, описывающее фотоэффект в обратно смещенном переходе имеет вид:

d = - n qf (x) (9) dx2 X pn где f(х) – функция, описывающая разделение электронно-дырочных пар барьером p-n перехода. ГУ при которых выполняется (7) имеют вид:

n IL x = d X = pn (10) dx x = a где IL - добавочный ток вызванный поглощением оптического излучения переходом.

Решение (9) при ГУ (10) имеет вид:

a IL = q f (x)dx (11) Таким образом, изменение тока равно числу электронно-дырочных пар, разделенных барьером перехода и не являющихся функцией от места, где электронно-дырочные пары были разделены.

Для исследования генерационых процессов в локальных областях ФЭП необходимо приложить к исследуемой структуре ФЭП обратное смещение, выбранное из условия (7) и согласно (11), измеряемое изменение тока во внешней цепи является фототоком локально освещенной области ФЭП. Тем самым, измерив распределение фототока по площади структуры ФЭПа можно судить о равномерности генерационных процессов в локальных областях ФЭП.

Глава 3. Методы неразрушающего контроля параметров структурно неоднородного материала.

В главе, представлены разработанные методы неразрушающего контроля параметров структурно неоднородных материалов, в том числе кремния, а также представлены установки реализующие данные методы и проведен анализ результатов измерения СВЧ методами параметров образцов кремния различного качества Принцип локального измерения удельного сопротивления основан изменении сигнала с датчика при взаимодействии СВЧ поля со свободными носителями в малой области полупроводника. В большинстве известных методов потери, вносимые полупроводниковым образцом, регистрируются как изменения прошедшей через >локальную область СВЧ мощности. В случае, когда выполняется условие, электрическое поле в образце не экранируется свободными носителями, и исследуемый образец можно рассматривать как диэлектрик с потерями, где - удельное сопротивление полупроводника, - угловая частота СВЧ поля, - диэлектрическая проницаемость вакуума, - относительная диэлектрическая проницаемость Pпр полупроводника. Прошедшая через локальную область СВЧ датчика мощность P Pпр = P записывается, где – мощность, прошедшая через датчик в отсутствии (1+ ) образца, – коэффициент, определяется экспериментально по калибровочной кривой Pпр датчика. Следовательно, имея значение коэффициента и измерения можно = определить удельное сопротивление по формуле:

P (( ) -1) Pпр <В случае образцов ( ) СВЧ поле проникает в полупроводник лишь на глубину скин - слоя и потери вносимые удельным сопротивлением образца зависят от толщины скин - слоя и параметров геометрии отверстия. В области удельных сопротивлений (10-1 – 10 Омсм) не удается получить простые аналитические выражения, связывающие параметры датчика с удельным сопротивлением образца как было показано Детинко М.А.. В этой области с помощью эталонных образцов сопротивлений осуществляется калибровка датчика для измерения удельного сопротивления.

В структурно неоднородном материале, состоящем из большого числа кристаллов, между которыми существуют межкристальные границы необходимо рассмотреть влияние этих границ на измерение удельного сопротивления СВЧ методом. Учет неоднородности удельного сопротивления по глубине проводится, разбивая образец на несколько слоев с удельным сопротивлением каждого слоя. Расчеты показывают, что при диаметре измерительного отверстия менее 5 мм ошибка сравнима с погрешностью СВЧ метода. Показано, что с помощью данной методики можно измерять распределение удельного сопротивления структурно неоднородного кремния (поли и мульти) с разрешением 2 мм и точностью 5% в диапазоне 0.1-10 Ом см.

Использование СВЧ метода для определения времени жизни неравновесных носителей заряда в полупроводниках известно давно. Процессы релаксации фотоносителей в полупроводниковых материалах, определяемые шириной запрещенной зоны, температурой, концентрацией центров рекомбинации и т.д., зависят также от уровня оптического возбуждения. Длительность оптических импульсов выбрана большей времени жизни ННЗ. Считаем, что возбуждение ННЗ происходит под действием излучения, имеющего высокий коэффициент поглощения, и за время равное длительности импульса, установится стационарное распределение ННЗ. Возбужденные световым импульсом ННЗ, попав в СВЧ поле датчика, приведут к дополнительным потерям СВЧ мощности. Соответствующее этому изменение сигнала на выходе датчика N Pвых= КP0, где P0 – СВЧ мощность на входе датчика, К Pвых записывается в виде:

N– коэффициент преобразования изменения проводимости полупроводника в СВЧ NN выходной сигнал, – полное число ННЗ в СВЧ поле датчика, – полное число темновых носителей заряда в этой же области.

Полное число ННЗ в области измерения определяется уровнем оптического возбуждения и зависит от соотношения размеров области проникновения СВЧ поля в полупроводник и диффузионной длины носителей заряда. Очевидно, что выходной сигнал возрастает с уменьшением глубины проникновения СВЧ поля в полупроводник до тех пор, пока не станет меньше диффузионной длины носителей заряда. Это связано с Nуменьшением общего числа темновых носителей в области СВЧ поля и, N соответственно, с ростом отношения N0. Следует отметить, что при использовании источника оптического излучения, обеспечивающего равномерную генерацию ННЗ в объеме полупроводника, выходной сигнал не будет возрастать с уменьшением глубины проникновения поля. Минимальный размер освещаемого участка полупроводника не Lд должен быть сделан менее 3, так как в противном случае начнут сказываться эффекты, связанные с диффузией носителей заряда из области СВЧ поля в глубь образца.

При однородной генерации ННЗ по всей толщине образца время установления равновесия связано со следующими процессами: рекомбинация ННЗ на поверхности;

рекомбинация ННЗ в объеме; диффузия ННЗ в глубь образца. Измеряемой является рекомбинация неравновесных носителей в объеме, т.о. необходимо создать условия, при которых остальными вкладами в рекомбинацию можно пренебречь. При малых временах жизни ННЗ рекомбинацию на поверхности полупроводника можем не учитывать.

Следовательно, для получения точных результатов, необходимо лишь учесть диффузию носителей заряда.

Проведенный анализ и результаты, полученные другими авторами показывают что измерение времени жизни возможно на частотах от несколько гигагерц до десятков гигагерц. Увеличение частоты приводит к уменьшению глубины проникновения и соответственно повышению локальности, но ухудшению чувствительности метода измерения.

Для реализации поставленной задачи выбран автодинный СВЧ датчик с концевым измерительным отверстием. Это датчик квазистатического типа, где электрическое поле локализовано в области свободного например конца копланарной линии (рис.3).

Исследуемые образцы включаются в краевое электрическое поле СВЧ датчика между концом линии и экраном копланарной линии, изменяя тем самым его сигнал (частоту и потери). Пространственное расширение при измерении вдоль поверхности образца определяется степенью локализации электрического поля вблизи конца линии и, как видно из структуры силовых линий, примерно равно диаметру отверстия. Глубина проникновения электрического поля в образец близка к размеру отверстия.

Рис.3. Электрическое поле СВЧ датчика в локальной области копланарной линии.

а) датчик без светодиода; б) датчик со светодиодом При создании прибора на его основе были оптимизированы все его блоки под углом повышения уровня сигнала фотопроводимости: канал оптического возбуждения (ток накачки, время нарастания зондирующего импульса), диод Ганна (его частота и мощность), длина волны и мощность излучения светодиодов. Технические характеристики прибора следующие. Диапазон удельного сопротивления от 0,5 Ом см до 10 Ом см, диапазон измеряемых значений времени жизни от 100 нсек до 5 мсек..

Рис.4. Установка измерения распределения удельного сопротивления и времени жизни по поверхности пластин.

Эксперименты показали, что собранная установка позволяет измерять время жизни ННЗ структурно неоднородного материала по площади пластин с удельным сопротивлением от 0,5 Омсм и выше и определять неоднородность времени жизни.

По этой методике сконструирован измерительно – вычислительный комплекс для дефектоскопии структурных неоднородностей по поверхности материалов диаметром до 200 мм В разработанной дефектоскопической установке был применен автодинный датчик М-55314 5-миллиметрового диапазона длин волн (f 60 ГГц). Установка (рис. 5.) позволяет осуществлять бесконтактный автоматизированный контроль плоских объектов и получение распределение отраженного сигнала по поверхности.

1 2 3 ОК 6 Рис. 5. Структурная схема установки 1– датчик М-55314 с антенной; 2 – блок выделения сигнала автодетектирования; 3 – блок АЦП; 4 – ЭВМ; 5 – блок управления сканирующим устройством; 6 – сканирующее устройство; ОК – объект контроля Объект контроля сканируется датчиком 1. Изменения тока в цепи питания датчика, вызванные воздействием отраженного сигнала, регистрируются блоком 2, поступая после оцифровки в блоке АЦП 3 на ЭВМ 4. Данные хранятся в виде двумерного массива чисел, который может быть представлен в цветном изображение (рис.6). Совместно с датчиком использовалась СВЧ антенна, состоящая из двух металлических пластин уменьшающейся ширины, предназначение которой состоит в согласовании волновых сопротивлений высокочастотного выхода датчика и свободного пространства (зазор между концами пластин 0,3 мм).

Были получены изображения структур, моделирующих дефекты в различных объектах.

Результат сканирования пластины, на поверхности которой были вытравлены 4 полоски меди шириной 3, 2, 1 и 0,5 мм, представлен на рис. 6.

Рис. 6. Распределение отраженного сигнала от поверхности.

Результаты измерений показали принципиальную возможность использования автодинных датчиков М-55314 в системах визуализации поверхностных структурных дефектов в объектах контроля. Для дальнейших исследований необходимо количественное определение размеров дефектов, их типа. Предложенная система обеспечивает разрешение по размерам дефектов 0,5 мм и локальность 0,35 мм.

Повышение разрешающей способности установки может быть достигнуто оптимизацией конструкции антенны, уменьшением шага сканирования установки, использованием более высокочастотных датчиков.

Для анализа возможности выявления структурных дефектов по глубине пластин были исследованы многослойные структуры арсенида галлия и фосфида индия имеющие высокоомный слой под проводящими слоями. Анализ взаимосвязи между величиной СВЧ сигнала на выходе датчика со слоенной структурой показывает, что величина СВЧ сигнала растет с уменьшением удельного сопротивления скрытого слоя вследствие меньшей величины вносимых потерь. Причем для выделения вклада, вносимого подложкой, был проведен эксперимент по измерению СВЧ сигнала 6 подложек, на которых затем были выращены эпитаксиальные слои с различной концентрацией и измерен СВЧ сигнал. Получено, что с ростом концентрации величина вносимых потерь уменьшается. Проведенные исследования показывают возможность измерения удельного сопротивления скрытых слоев в многослойных пленках фосфида индия СВЧ методом, причем общие закономерности имеют тот же характер, что и для пленок арсенида галлия.

Таким образом показано, что предложенные методы и разработанные установки позволяют измерять материалы (в том числе мульти кремний) имеющие структурную неоднородность как по поверхности так и по глубине..

Глава 4. Методологические основы получения и исследования ФЭП В четвертой главе описаны методологические основы получения и исследования и солнечных батарей и представлены разработанные методик и установки исследования интегральных и дифференциальных параметров кремния и ФЭП.

Технология изготовления ФМ подразделяется на следующие основные этапы:

очистка кварцитов, получение кремния солнечного качества, изготовление ФЭП, монтаж активного элемента на панель, сборка солнечной батареи. На всех этапах требуется технологический контроль, а также выходной контроль качества и измерение параметров кварцита, кремния, ФЭП и ФМ.

В главе представлен анализ получения и использования солнечных батарей с оценкой роли метрики в материальных потоках на входе и выходе используемых технологий для их нормального функционирования. Для технологических процессов, связанных с образованием соединений кремния с галогенами (фтором, хлором, иодом) и водородом, характерно участие в процессе сильно ядовитых и взрывоопасных веществ.

Это накладывает жесткие требования на обеспечение безопасности производства, что отражается на себестоимости продукции. Следует добавить и то, что требуется большое число стадий, через которые должен пройти кремний прежде чем он станет пригодным для целей солнечной энергетики. Поэтому, несмотря на то, что хлоридная технология является самой распространенной в производстве кремния, ее нельзя рассматривать в качестве экологически чистой и экономически выгодной.. Для получения кремния качества достаточного для производства солнечных элементов экологически и экономически более приемлемыми являются технологии, в которых очистка материала ведется с использованием следующих физико-химических процессов: экстракция в системе твердое вещество-жидкость; экстракция в системе жидкость-жидкость;

экстракция в системе жидкость-газ. Среди технологий наиболее перспективных следует признать технологии, в которых используются кристаллизационные методы очистки. На первых этапах развития полупроводниковой промышленности использовались именно эти методы очистки кремния. Методы кристаллизационной очистки кремния не находят широкого применения по двум причинам: отсутствие химически чистых и стойких по отношению к расплаву кремния высокотемпературных тигельных материалов;

отсутствуют технико-экономические решения для создания соответствующего технологического оборудования.

Некоторые перспективные материалы трудно получить в необходимых для создания ФЭС количествах из-за ограниченности природных запасов исходного сырья и сложности его переработки. Отдельные методы улучшения энергетических и эксплутационных характеристик ФЭП, например за счёт создания сложных структур, плохо совместимы с возможностями организации их массового производства при низкой стоимости и т. д. Высокая производительность может быть достигнута лишь при организации полностью автоматизированного производства ФЭП, например на основе ленточной технологии, и создании развитой сети специализированных предприятий соответствующего профиля, то есть фактически целой отрасли промышленности, соизмеримой по масштабам с современной радиоэлектронной промышленностью.

Изготовление солнечных элементов и сборка солнечных батарей на автоматизированных линиях обеспечит снижение себестоимости модуля батареи в 2-2,5 раза.

Для обеспечения выходного контроля ФЭП разработана методика и на базе ее установка измерения интегральных характеристик ФЭП основанная на измерения его ВАХ и расчета из нее интегральных характеристик ФЭП. Установка позволяет за короткий промежуток времени (<1-2 cек) определить напряжение холостого хода, ток короткого замыкания, КПД, последовательного сопротивления ФЭП. Уменьшение времени измерений необходимо для исключения влияния тепловых зависимостей характеристик ФЭП на результаты измерений и обеспечения технологического контроля качества ФЭП. Оптический излучатель измерителя характеристик ФЭП солнца выполнен на галогенной лампе КГМ 24-250 системе фокусировки пучка света излучателя и системе светофильтров. Для проверки правильности измерения КПД проведены сопоставительные натурные измерения при отсутствии облачности с учетом склонения Солнца.

Рис.7. Блок-схема измерения локальных спектральных характеристик Для измерения распределения фотоотклика ФЭП по его поверхности разработана методика и на ее основе установка измерения дифференциальных параметров ФЭП.

Методика основана на измерении изменения фототока в цепи смещения ФЭП при локальной засветке оптическим излучением (=0.475мкм, 0.59мкм, 0.66мкм, 0.86мкм, 0.94мкм.) его лицевой поверхности при перемещение ФЭП по двум координатам относительно засветки. Разработанная установка позволяет проводить измерения локальных спектральных характеристик с локальностью до 0.1 мм, что позволяет экспериментально разделить вклад в планарную неоднородность ФЭП на технологическую и подложечную составляющую. Блок схема данной установки представлена на рис.7.

Глава 5. Неразрушающий контроль технологических и конструкционных факторов ФЭП В главе проводится исследования технологических и конструкционных факторов на эффективность ФЭП.

Последовательное сопротивление ФЭП является фактором в значительной степени определяющим его качество. Величина последовательного сопротивления 0.1 Ом снижает отдаваемую в нагрузку мощность на ~18%, а сопротивление 0.6 Ом снижает отдаваемую в нагрузку мощность по сравнению со случаем нулевого последовательного сопротивления почти на 70% Величина последовательного сопротивления определяется удельным сопротивлением материала ФЭП, его конструкцией (от расстояния между токосборниками, глубины залегания p-n перехода, толщины подложки и т.д.), а также качеством и геометрией омических контактов.

С использованием установки измерения интегральных характеристик были проведены экспериментальные исследования влияния последовательного сопротивления и расстояния между токосборниками Н на КПД ФЭП.

В эксперименте использовались более 8000 ФЭП изготовленных в ФГУП "НИИПП" в период с 1996 по 2000 год.

Измерения КПД и последовательного сопротивления проводились при одинаковой мощности имитатора солнечного излучения Риз=1000Вт/м2. Калибровка мощности имитатора проводилась относительно вторичных эталонов – ФЭП, изготовленных и измеренных в АОЗТ ”Силикон” на установке СП «Интертехника».

В результате статистической обработки полученного массива данных получили экспериментальную зависимость КПД от Rп рис 8. На рисунке 8 также, отображена теоретическая зависимость КПД от Rп при электрофизических и конструктивногеометрических параметрах ФЭП, аналогичных экспериментальным. Обе зависимости монотонно убывают с ростом величины Rп.

Соответствие теоретически рассчитанной зависимости и экспериментальных данных свидетельствует о правильности используемой модели и корректности используемых граничных условий и принятых упрощений.

Некоторое расхождение между теоретической и экспериментальной зависимостью в области больших значений Rп>0.3Ом обусловлено тем, что при таких значения Rп структура ФЭП становится существенно неоднородной по площади.

Рис.8. Зависимость КПД ФЭП от последовательного сопротивления Rп.

Полученная экспериментальная и рассчитанная теоретическая зависимость КПД от Н рис. 9, экспериментальные точки обозначены символом () и получены путем усреднения полученных КПД ФЭП при данной Н. Полученные экспериментальные данные качественно соответствуют теоретически рассчитанным.

Кривые имеют максимум при Н=1.5мм, резкий спад при Н<1мм в следствии увеличения коэффициента затенения и монотонный спад при Н>2мм в следствии увеличения последовательного сопротивления.

По сравнения с теоретической зависимостью более быстрый спад величины КПД экспериментальных образцов ФЭП при Н>2мм обусловлен существенным возрастанием Rп и увеличением влияния неоднородных процессов.

Рис.9. Зависимость КПД ФЭП от расстояния между токосборниками 2Н.

1 -экспериментальная и 2 - теоретическая зависимость.

Для исследования влияния расстояния между токосборниками 2Н на КПД ФЭП были изготовлены партии ФЭП с различными Н от 3 до 0.5мм с шагом 0.5мм.

По результатам проведенных исследований было выбрано оптимальное расстояние между токосборниками 2Н=3мм. Оптимизация конструкции ФЭП, а также выбор технологических параметров его изготовления: времени и температуры диффузии фосфора, времени и температуры вжигания проводящих паст позволили увеличить КПД ФЭП, лучших образцов с 12.5% точка В на рис.9 до 15.4% точка А.

Для проведения исследования влияния неоднородного распределения фотоотклика ФЭП на его КПД выбраны 100 ФЭПов площадью 29см2 с КПД от 4% до 15.4%, а также ФЭП изготовленные на подложках из поликристаллического кремния. Интегральные характеристики ряда ФЭПов представлены в таблице 1: КПД, последовательного Rп. В таблице 1 приведен удельный разброс фотоотклика D для длин волн: =0.475мкм, 0.59мкм, 0.66мкм, 0.86мкм, 0.94мкм.

Как показали исследования, существует явная зависимость удельного разброса D от КПД исследуемого ФЭП. КПД ФЭП обратно пропорционально удельному разбросу D Показано что с увеличением длины оптического излучения увеличивается К. Это означает, что основной вклад в удельный разброс фотоотклика вносит базовая область ФЭП, прежде всего диффузионная длина электронов Ln или что тоже самое их время жизни n.

Проведенные исследования показали, что неоднородность распределения коэффициента отражения или просветления вносит незначительный вклад (до 0.03) в удельный разброс фотоотклика по сравнению с неоднородным распределением электрофизических параметров лицевого слоя и подложки. Это объясняется малыми величинами R в диапазоне длин волн 0.5<<1.05мкм и подтверждается проведенными экспериментальными измерениями коэффициента отражения на данных длинах волн.

На рис.10 представлены распределения спектрального отклика SR по площади ФЭПа на =0.475мкм, 0.59мкм, 0.66мкм, 0.86мкм, 0.94мкм для образца S7. Данный образец имеет характерное распределение фотоотклика для пластин с КПД<10-11%, доля подобных образцов составляет более 90% от общего числа пластин с КПД<10-11%.

Таблица 1 Интегральные характеристики ФЭП используемых в исследовании планарной неоднородности фотоотклика.

Образец КПД Rп Rш 435нм 590нм 660нм 860нм 940нм % Ом Ом от.ед от.ед от.ед от.ед от.ед S6 10.1 0.17 14 0.09 0.17 0.18 0.13 0.0S9 9.4 0.21 150 0.16 0.21 0.12 0.16 0.S5 11.9 0.15 60 0.21 0.2 0.19 0.09 0.S7 7.4 0.38 25 0.27 0.27 0.2 0.24 0.C1 11.8 0.2 0.95 0.2 0.22 0.18 0.12 0.C2 9.5 0.23 2.9 0.29 0.23 0.19 0.22 0.C3 8.5 0.16 13.5 0.26 0.19 0.08 0.18 0.C4 11.9 0.12 8 0.39 0.18 0.21 0.12 0.C5 9.4 0.23 150 0.36 0.2 0.12 0.14 0.C6 9.0 0.19 4.2 0.21 0.24 0.19 0.24 0.C7 14.9 0.09 155 0.3 0.21 0.09 0.14 0.C8 12.0 0.11 8.7 0.17 0.23 0.19 0.12 0.C9 10.9 0.19 11 0.29 0.22 0.13 0.27 0.C10 9.9 0.23 7.8 0.43 0.27 0.14 0.23 0.C11 8.0 0.3 2.7 0.33 0.2 0.23 0.21 0.C12 9.6 0.29 3.9 0.31 0.26 0.18 0.23 0.C13 8.5 0.24 4.15 0.38 0.17 0.22 0.26 0.C14 4.3 0.5 3.25 0.36 0.15 0.33 0.39 0.C15 6.0 0.46 8.75 0.38 0.36 0.31 0.31 0.C16 7.6 0.35 8 0.43 0.43 0.29 0.31 0.C17 3.8 0.7 1.5 0.43 0.26 0.15 0.25 0.C18 15.4 0.09 200 0.25 0.19 0.11 0.09 0.Рис.10. Распределение спектрального отклика SR по площади ФЭПа на =0.475мкм, 0.59мкм, 0.66мкм, 0.86мкм, 0.94мкм для образца S7.

В рассматриваемой пластине ФЭП можно выделить три ярко выраженные области: с повышенным (1), средним (2), пониженным (3) фотооткликом. Спектральные характеристики данных областей представлены на рис 11. На рисунке также отображен спектральный отклик образца С18 (КПД 15.4%). Образец имеет практически однородное распределение фотоотклика в длиноволновой области, что характерно для образцов с КПД >12-13%.

Рис.11. Спектральные отклики для областей 1,2,3 образца S7;

образца C18 и теоретически рассчитанный спектральный отклик.

Для более детального изучения областей 1,2,3 из исследуемого ФЭПа S7 эти области были вырезаны. При исследовании этих областей установлено, что область 1 обладает КПД 15%, область 2 - 9.5%, область 3 – 6.5%.

Рис.12. Распределение спектрального отклика SR по площади ФЭП на поликристаллическом кремнии при =0.66мкм.

Распределение фотоотклика рис.12 по пластине ФЭП изготовленного на подложке из поликристаллического кремния. КПД такой структуры измерить не представлялось возможным, вследствие малости фотоотклика (порядка 10мА с 29см2). Измерение распределения фотоотклика показало отсутствие фотоответа в середине образца, тогда как по краям образца он наблюдался (спектральный отклик для области 1 представлен на рис 16). Для более детального изучения образца исследуемого ФЭПа были вырезаны области 1 и середина область 2. Установлено: 1 область обладают относительно неплохим КПД 1- 5%, в то время как ВАХ 2 области представляет собой ВАХ омического сопротивления.

На рис.13 представлены зависимости распределения диффузионной длины носителей заряда по координате, измеренные СВЧ методом в пластине поликремния и оптическим методом в ФЭП, изготовленной из этой пластины. С помощью СВЧ метода определялось время жизни ННЗ и затем производился его перерасчет в диффузионную длину. Как видно из рисунка, результаты измерений практически совпадают, что говорит о применимости СВЧ метода для контроля параметров материала для изготовления ФЭП до процесса их изготовления.

Рис 13. Профиль диффузионной длины L для образца S7, измеренный СВЧ методом до изготовления ФЭП и оптическим методом после его изготовления Рис.14. Распределение ФЭПов по КПД: 1 на начало исследований 1996 г. (общее кол-во пластин 1876) и 2 по результатам исследований 2000 г. (общее кол-во пластин 2294).

По результатам проведенных исследований было выбрано оптимальное расстояние между токосборниками 2Н=3мм. Оптимизация конструкции ФЭП, выбор технологических параметров его изготовления: времени и температуры диффузии фосфора, времени и температуры вжигания проводящих паст (раздел 2.1), а также разбраковка исходного материала по неоднородности, позволили увеличить КПД ФЭП лучших образцов с 12.5% точка В на рис.3.2 до 15.4% точка А. Эту динамику отображает рис.14.

Сравнение распределения ФЭП по КПД изготовленных в ФГУП "НИИПП" на начало исследований 1996 г. (общее кол-во пластин 1876) и по результатам исследований 2000 г.

(общее кол-во пластин 2294) рис.14.

Глава 6. Анализ натурных испытаний ФМ и обоснование комплекса доминирующих фактор.

В шестой главе приводится анализ натурных испытаний ФМ в период с 1996 – 20гг. В этот период ФМ была подключена к одному из цифровых каналов TOR-станции мониторинга атмосферных параметров и была установлена на её крыше под углом градусов к горизонту, ориентирована на расположение солнца в два часа дня. Нагрузкой являлось сопротивление величиной 5 Ом. Контрольный параметр - напряжение на этой нагрузке. Ток солнечной батареи создал на нагрузке 5 Ом, при освещении 1000 Вт/м(АМ1.5) и температуре 25°С, напряжение около 4В. Напряжение холостого хода исследуемой батареи при этих же условиях составляло 21 В. TOR-станция обеспечивала мониторинг по 38 параметрам. В результате проведенного мониторинга была собрана база данных, состоящая из следующих параметров: метеопараметры, газовый и аэрозольный состав атмосферы, ток КЗ ФМ.

Из 38 параметров, измеряемых TOR станцией и характеризующих состояние атмосферы по величине коэффициента корреляции Кs0.3, те, которые влияют на работу СБ в натурных условиях. Это солнечная радиация (Ks=0.9), влажность (-0.44), температура (0.3). В этом эксперименте ВАХ не измерялась.

Солнечная радиация. Преобразование энергии в ФМ основано на фотовольтаическом эффекте в неоднородных полупроводниковых структурах при воздействии на них солнечного излучения. В отличие от других источников тока характеристики солнечного элемента зависят от количества падающего на его поверхность света. Например, набежавшее облако может снизить выходную мощность более чем на 50%. На выходные параметры ФМ будет влиять не только суммарная солнечная радиация, но и положение солнца на небосводе. Чем ближе положение солнца к зенитному положению, тем больший ток будет вырабатывать ФМ, но при этом будет иметь место и более сильный разогрев рабочей поверхности СБ.

Температура воздуха и скорость ветра. При работе ФМ без охлаждения в ней выделяется большое количество тепловой энергии и рабочая температура возрастает.

Значительное повышение температуры влияет на концентрацию носителей заряда, а также на процесс поглощения света, в результате чего изменяются выходные параметры ФМ.

Понятно, что рабочая температура ФМ будет зависеть от температуры окружающего воздуха. Следует отметить влияние скорости ветра, которая может служить естественной конвекцией. Поэтому при разработке модели необходимо учитывать этот параметр.

Влажность и давление воздуха. Также на параметры ФМ влияет влажность воздуха, во-первых, потому что одна из полос поглощения водяного пара лежит в спектральной области работы ФМ; во-вторых, влажность может влиять на процессы теплообмена между ФМ и окружающей средой.

С использованием физической модели строились графики зависимости потоков электронов, дырок и суммарного потока от длины волны для АМ1.5, и излучения абсолютно черного тела с температурой 5800 К (рис 15).

а) б) Рис. 15. Зависимости потоков электронов, дырок и суммарного потока от длины волны для АМ1.5, а – при реально измеренном спектре, б) при аппроксимации;

Теоретический ток короткого замыкания прямо пропорционален площади фигуры, ограниченной кривой суммарного потока рис. 20. В случае применения функции Планка теоретический ток короткого замыкания оказывается на 20 – 25 % больше тока КЗ, при расчете которого использовался реально измеренный спектр. Таким образом, видно, что чем больше будет содержаться влаги в воздухе, тем сильнее будет происходить поглощение солнечной радиации. В изучении поглощения радиации водяным паром широко используется понятие осажденного слоя воды. Величина осажденного слоя воды, приходящаяся на 1 км, связана с абсолютной влажностью и давлением воздуха.

Вольтамперная характеристика ФМ.

Напряжение холостого хода, генерируемое одной ФМ, слегка изменяется при переходе от одной СБ к другой в одной партии, от одной фирмы изготовителя к другой. Эта величина не зависит от размеров ФМ. Иначе обстоит дело с током. Он зависит от интенсивности света и размера ФМ, под которым подразумевается площадь его поверхности. Так как условия предыдущего эксперимента не позволили оценить влияния температуры, влажности, давления воздуха, а так же скорости ветра на ВАХ ФМ, а именно на такие важные характеристики как напряжение холостого хода, максимальная мощность, то для дальнейшего проведения исследований была разработана мобильная станция мониторинга работы ФМ.

Разработана мобильная станция мониторинга работы ФМ. Для расширения базы данных и оперативного контроля в различных регионах в конце 2004 года была спроектирована мобильная станция для испытания ФМ. Она позволяет измерять вольтамперную характеристику ФМ, температуру рабочей поверхности ФМ, температуру, влажность и давление воздуха.

Мобильная станция (рис. 16) мониторинга работы ФМ содержит эквивалент нагрузки, блок управления, средства для измерения параметров учитывающих климатические факторы, а также, датчик температуры рабочей поверхности солнечной батареи, средства для измерения суммарной солнечной радиации. При этом эквивалент нагрузки и все упомянутые измерительные средства соединены с блоком управления, а эквивалент нагрузки имеет вход для соединения его с исследуемой солнечной батареей.

В качестве средств, для измерения параметров, учитывающих климатические факторы, она содержит датчики температуры, влажности и давления воздуха, соединенные с блоком управления через аналоговый ключ.

В качестве средства для измерения суммарной солнечной радиации, она содержит пиранометр, соединенный с блоком управления через аналоговый ключ.

В качестве блока управления система содержит контроллер, выполняющий функции управления контроля приема и передачи данных от датчиков и электронной нагрузки, соединенных с компьютером.

Эквивалент нагрузки представляет собой источник тока, управляемый напряжением.

Рис. 16. Блок схема системы мониторинга работы солнечной батареи.

Программа управления мобильной станцией разработана на языке программирования Delphi. Функции программы заключаются в управлении и контроле процесса измерения и обработки и сохранения полученных данных. Программа имеет два режима работы:

автоматический и ручной. В автоматическом режиме измерения проводятся в соответствии с введенными заранее настройками. Ручной режим предназначен для настройки и контроля правильности работы мобильной станции, а также для разовых измерений.

Алгоритм процедуры измерения ведется в следующей последовательности:

1. Измерения начинаются в начале каждого часа;

2. С интервалом в одну минуту регистрируется вольтамперная характеристика солнечной батареи, ее температура, температура воздуха, вычисляется рабочая точка ВАХ;

3. По истечению пятнадцати минут измерения прекращаются до начала следующего часа;

4. Для каждого параметра набирается одномерный массив, состоящий из пятнадцати элементов. Далее массив усредняется, и полученный результат сохраняется в файл данных;

5. Результаты измерения, где ток короткого замыкания солнечной батареи меньше 0.1 А, не сохраняются. Такие значения тока короткого замыкания соответствуют сумеркам или ночной фазе суток и не представляют интереса для исследования.

Были проведены испытания различных типов ФМ в различных регионах. В таблице приведены типы ФМ, места проведения испытаний, а также объемы выборок измеренных данных.

С использованием мобильной станции для батареи типа ФСМ 25/14 были получены зависимости напряжения холостого хода, КПД, тока короткого замыкания солнечной батареи от рабочей температуры (Рис.17).

При увеличении температуры (рис. 17) солнечной батареи с 10°С до 50°С (Т=40° С) напряжение холостого хода уменьшается с 19 до 12 В, а КПД падает с 13% до 5%. При этом разница температуры воздуха и солнечной батареи составляет от 10°С до 30 °С. В предыдущем эксперименте температура солнечной батареи не измерялась, и поэтому не были четко оценены зависимости параметров ФМ от температуры ФМ. По результатам настоящего эксперимента можно сказать, что температурный коэффициент напряжения холостого хода Ux/Т = -0,2 В/°С; температурный коэффициент КПД /Т = - 0,%/°С.

Таблица 2 Места проведения испытаний Объем Время Контролируемые Тип Тип ФМ Место выборки Мощность испытаний параметры конструкции Ток КЗ, г.Томск (ИОА СБ-14-10 18408 10 Вт 1996-2003г. параметров Триплекс СО РАН) атмосферы ВАХ, основные СБ-200 Зима 2002 г.Томск 253 200 Вт параметры Триплекс «ОЛЬХОН» г. (НИИПП) атмосферы ВАХ, солнечная г.Томск, ФСМ 1.5-3 радиация, 511 1.5 Вт 2006 г. Новосибирск, Текстолит «Арктика» Температура Воздуха Абакан и СБ г.Томск (ИОА ВАХ, основные Стекло/ 2005,20ФСМ 50/14 2628 25 Вт СО РАН, параметры г.

Пленка НИИПП) атмосферы г.Томск, ВАХ, основные Стекло/ 2005-20ФСМ 25/14 1276 25 Вт Новосибирск, параметры г.

Пленка о.Байкал атмосферы ВАХ, основные Стекло/ ФСМ 25/14 373 25 Вт 2007 Владивосток параметры Пленка атмосферы КПД СБ Напряжение ХХ 0 10 20 30 40 50 Температура СБ, град. С Рис. 17. Зависимости параметров солнечной батареи от рабочей температуры.

В результате проведенных исследований с использованием мобильной станции была собрана база данных, состоящая из даты, времени, метеопараметров, температуры ФМ и вольтамперной характеристики. С учетом данных, собранных с 1996 года, объем базы данных составил более чем 20000 записей. База данных состоит из данных, полученных в КПД СБ, % Напряжение ХХ, В разное время года и в различных географических местах. Такое количество данных достаточно для проведения статистического анализа и построения уравнений регрессии.

Глава 7. Методика прогнозирования работы ФМ.

В седьмой главе описана статистическая модель работы ФМ, предлагается методика прогнозирования вырабатываемой мощности ФМ.

Первым этапом регрессионного анализа является определение вероятностного взаимного влияния параметров друг на друга. Для этого, используя множественный корреляционный анализ, были рассчитаны парные коэффициенты корреляции, характеризующие тесноту связи между факторами, влияющими на работу ФМ. Затем, используя парные коэффициенты корреляции, был построен граф рис. 18. где прямыми линиями обозначены значимые парные коэффициенты корреляции.

Известно, что максимальная вырабатываемая мощность ФМ:

Pwork = Uwork Iwork, (12) где Uwork - рабочее напряжение; Iwork - рабочий ток.

Обычно, при производстве и последующих лабораторных испытаниях ФМ в основном определяются ток короткого замыкания (Iкз) и напряжения холостого хода (Uxx). Известна формула, определяющая зависимость максимальной вырабатываемой мощности ФМ от тока короткого замыкания (КЗ) и напряжения холостого хода (ХХ).

Pwork = K Uxx Iкз, (13) где K – коэффициент заполнения ВАХ Тогда можно записать :

Uwork ~ Kxx Uxx, (14) Iwork ~ Kкз Iкз, (15) где Kxx и Kкз – коэффициенты, учитывающие влияние климатических, аппаратных и технологических факторов.

Рис. 18. Граф работы фотоэлектрических модулей. T – температура воздуха; H – влажность воздуха; P - давление воздуха; S – скорость ветра; cos(H) косинус угла наклона солнца над горизонтом, cos(А) азимут солнца, Tb – температура фотоэлектрических модулей; Sr – солнечная радиация; Ulab,Ilab –напряжение и ток фотоэлектрических модулей, измеренные в лабораторных условиях; W – мощность, вырабатываемая фотоэлектрическими модулями.

В свою очередь напряжение холостого хода и ток короткого замыкания, измеренные в лабораторных условиях, будут отличаться от реальных в силу воздействия климатических особенностей того или иного региона.

Используя базу данных, собранную в период с 1996 по 2007 гг., можно применить статистические и вероятностные методы анализа для построения уравнений регрессий.

Для того, чтобы рассчитать максимальную вырабатываемую мощность ФМ, необходимо учесть климатические факторы, которые будут влиять на напряжение и ток ФМ. Такую задачу можно решить, используя многофакторный анализ, принцип которого заключается в построении такого уравнения плоскости в (р+1)-мерном (p – число факторов) пространстве, отклонение результатов наблюдений yi от которой были бы минимальны. Или другими словами, следует вычислить значения коэффициентов b0,bj в линейном полиноме:

n (16) y = b0 + xi bi, i = где y – функция отклика; x – факторы влияющие на функция отклика.

Для статистических методов построения эмпирических зависимостей очень важно, чтобы результаты наблюдений подчинялись нормальному закону распределения. Поэтому необходимо было проверить на нормальность распределения следующие величины:

• напряжение холостого хода;

• ток короткого замыкания;

• разницу между температурой воздуха и температурой ФМ.

В ходе анализа данных было показано, что эти величины имеют нормальный закон распределения.

В результате многофакторного регрессионного анализа были получены следующие уравнения:

Температура рабочей поверхности:

Tфм=Тлаб фм +0.81·(Tвозд–Tлаб возд)–0.06·HUM–0.01·Press –0.24·SPD+0.06(SRфм– SRлаб), (17) где Тлаб фм – температура ФМ измеренная в лабораторных условиях; Tвозд – температура воздуха;Tлаб возд - температура воздуха измеренная в лабораторных условиях; HUM – влажность воздуха, %; Press – давление воздуха, мм. рт.ст.; SPD – скорость ветра, м/с;

SRлаб – суммарная солнечная радиация установленная на имитаторе в лабораторных условиях (обычно 1000 Вт/м2).

Напряжение холостого хода ФМ Uxx= Uxx лаб – 0.1·(TФМ–Tлаб фм), (18) где Uxx лаб - напряжение холостого хода ФМ, измеренное в лабораторных условиях.

Рабочее напряжение ФМ:

Uраб=0.728·Uxx. (19) Ток короткого замыкания ФМ:

Iкз = Iкз лаб + 0.01·(TCБ–Tлаб фм) -0.004·HUM+0,005·(SRфм– SRлаб), (20) где Iкз лаб – ток короткого замыкания, измеренный в лабораторных условиях.

Рабочий ток ФМ:

Iраб=0.763· Iкз. (21) Расчет максимальной мощности, отдаваемой в нагрузку производится по формуле (13) Результаты расчета мощности по эмпирической модели рис. 19 в виде хода расчетной и измеренной мощности ФМ.

P изм P расч.

0 20 40 60 80 1Номер эксперимента Рис. 19. Ход максимальной мощности Для сравнения регрессионных уравнений с другими моделями были выбраны результаты измерений одного произвольно определенного дня. В этот день отсутствовала облачность, средняя температура составляла +11о C. Были проведены расчеты выработанной энергии ФМ по различным моделям, включая предлагаемую. Также на график нанесена произведенная энергия ФМ, которая измерялась мобильной станцией.

Результаты представлены на рис. 20.

Измеренная энергия СБ предлагаемая методика Модель КПД модель поправочных коэфф.

Время Рис. 20. Проверка моделей расчета вырабатываемой мощности.

Мощность, Вт Мощность СБ, Вт ч / м :

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

:

Видно, что расчетная кривая хорошо совпадает с измеренной. Разработанные уравнения регрессии обеспечивают погрешность расчета суммарной выработанной энергии не хуже 5%. Другие модели показали неудовлетворительные результаты.

Так, ошибка оценки суммарной мощности для модели КПД составила 32%, а для модели поправочных коэффициентов 15%.

Таким образом, что задача построения статистической модели вырабатываемой энергии ФМ выполнена. Для использования этой модели при проектировании ФЭС необходимо усовершенствовать методику определения параметров ФМ в лабораторных условиях. Обычно измерения напряжения ХХ и тока КЗ производятся за небольшой отрезок времени – освещают ФМ, измеряют напряжение ХХ и ток КЗ, после чего испытания прекращаются. Предлагается измерять ВАХ СБ до тех пор, пока температура ФМ не примет максимальное значение. Это позволяет определить температуру ФМ, измеренную в лабораторных условиях которая используется в уравнении регрессии (17).

Кроме того, такой метод измерения позволяет уточнить температурные коэффициенты ФМ. Исходя из вышесказанного, предлагается усовершенствованная методика прогнозирования:

1. В лабораторных условиях при стандартных значениях температуры воздуха (+25о С) и суммарной солнечной радиации (1000 Вт/м2) производятся измерения напряжения холостого хода, тока короткого замыкания, температуры ФМ, коэффициента полезного действия. Испытания продолжаются до тех пор, пока температура ФМ не примет максимальное значение.

2. Производится анализ метеоусловий, в которых будет работать ФМ. Для этого из метеорологических справочников выбирают среднемесячные, среднесуточные значения температуры, влажности, давления воздуха, суммарную солнечную радиацию, количество солнечных дней.

3. Рассчитывается приходящая на ФМ суммарная солнечная радиация из условий местоположения ФМ, её угла наклона относительно горизонта, а также положения солнца на небосводе.

4. Используя полученные регрессионные уравнения, рассчитывается температура поверхности ФМ, напряжение холостого хода, ток короткого замыкания, рабочий ток и рабочее напряжение, а затем максимальная мощность, отдаваемая в нагрузку.

5. По полученным значениям делается вывод о порядке использования ФМ в данном регионе.

Используя данные суммарной солнечной радиации и метеопараметров для г. Томска, по разным моделям было рассчитано количество энергии, которое выработала ФМ в 2005г. рис. 21 и представлены реально измеренные данные.

Из рис. 22 видно, что предлагаемая в этой работе модель наилучшим образом прогнозирует вырабатываемую энергию ФМ в различные месяцы года. Погрешность прогноза не превысила 5 %. Суммарная мощность в период с марта по октябрь составила 160 кВт ч/м2.

По результатам диссертационной работы создан метрологический комплекс позволяющий проводить сквозной незразрушающий контроль на всех этапах производства и эксплуатации ФЭС. На рис.27 представлено укрупнено этапы производства ФЭС и отмечены основные результаты проведенной работы.

Представленный метрологический комплекс удостоен диплома I степени на первом открытом конкурсе инновационных проектов Сибири и Дальнего Востока в номинации «Энергетика и энергосбережение» (направление: «Перспективный коммерческий проект»).

Измеренная модель КПД модель поправочных коэф.

предлагаемая модель 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Месяц Рис. 21.Сравнение моделей Рис.22. Метрологический комплекс сквозного неразрушающего контроля на всех этапах производства и эксплуатации ФЭС.

Мощность кВт ч / м ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 1. Разработан комплекс методов и аппаратуры неразрушающего технологического и эксплуатационного контроля при производстве и испытаниях фотоэлектрических преобразователей, модулей и систем. Комплекс охватывает все этапы производства:

от входного контроля сырья (кремния солнечного качества) до выходного контроля ФЭП и ФМ и эксплуатационного контроля ФМ.

2. Разработан автодинный датчик для измерения времени жизни неравновесных носителей заряда СВЧ методом. Результаты измерений показали, что с помощью предлагаемой установки возможно измерять время жизни неравновесных носителей заряда в мультикремнии в диапазоне удельных сопротивлений: 0.5 до 10 Ом см.

3. Проведено обоснование применимости СВЧ метода измерения удельного сопротивления и времени жизни в структурно неоднородном кремнии и разработаны технические решения, позволяющие проводить их измерения.

4. На основе разработанных датчиков в ОАО «НИИПП» сконструирован измерительно–вычислительный комплекс для бесконтактного измерения распределения удельного сопротивления по поверхности полупроводниковых пластин 5. Разработаны автоматизированные комплексы измерения интегральных и локальных характеристик ФЭП, которые включены в технологический процесс изготовления ФЭП в ОАО «НИИПП».

6. С использованием комплекса неразрушающего входного, технологического и эксплуатационного контроля проведены исследований по оптимизации конструкции ФЭП, выбор технологических параметров его изготовления, а также разбраковка исходного материала по неоднородности, позволили увеличить КПД ФЭП лучших образцов с 12.5% до 15.4%.

7. Проведен анализ долговременных испытаний ФМ, в результате которых были определены комплекс доминирующих факторов, влияющие на работу ФМ в реальных условиях, на основе которого спроектирована и изготовлена мобильная станция мониторинга работы ФМ. Мобильная станция измеряет основные характеристики ФМ совместно с температурой, влажностью, давлением воздуха, скоростью ветра, суммарной солнечной радиацией. Патент №75516.

8. С использованием мобильной станции проведены испытания кремниевой ФМ в различных регионах Сибири и Дальнего Востока. Собрана база данных, состоящая из метеопараметров и параметров ФМ.

9. Предложена методика прогнозирования вырабатываемой мощности ФМ.

10. Разработана статистическая модель работы ФМ с помощью которых по измеренным в лабораторных условиях характеристикам ФМ и справочным метеоданным можно оценить вырабатываемую мощность с погрешностью, не более 5%.

11. На примере г. Томска спрогнозированы и определены наиболее оптимальные режимы работы ФМ. Показано, что ФМ в течение года способна собрать 160кВт·час/м2. Эти данные позволяют проектировать различные автономные устройства с питанием от ФМ.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАНЫХ РАБОТ Основные результаты диссертации изложены в 72 научных публикациях. Основные публикации:

1. Юрченко А.В, Юрченко В.И., Воторопин С.Д. Автодинные датчики в измерительной технике. – Томск: Изд-во ТПУ, 2009. – 145. с.

2. Юрченко А.В., Лапатин Л.Г., Новиков А.Н. Исследование влияния неоднородности характеристик исходного материала кремния на параметры фотоэлектрических преобразователей //Известия Томского политехнического университета, 2009 - т. 314, - № 2. - c. 145–13. Юрченко А.В., Волгин А.В., Козлов А.В. Статистическая модель кремниевых солнечных батарей, работающих под воздействием природных и аппаратных //Известия Томского политехнического университета, 2009 - т. 314, – № 4.-с. 142-148.

4. Юрченко А.В., Козлов А.В, Ковалевский В.К., Результаты климатических испытаний солнечной батареи в натурных условиях г. Томска.// Светотехника, 2005.- №1, с. 375. Юрченко А.В, Белан Б.Д., Козлов А.В, Пестунов Д.А.Влияние параметров атмосферы на энергетические характеристики кремниевой солнечной батареи.// Оптика атмосферы и океана. 2005.- т.18.- №8.- с.731-734.

6. Юрченко А.В., Козлов А.В, Мобильная станция мониторинга работы солнечных батарей в натурных условиях.// Датчик и системы, 2006.- №9.- стр.64-7. Юрченко А.В. Результаты натурных испытаний кремниевой солнечной батареи в климатических условиях г.Томск //Известия международной академии наук, 2004.- т.28.- №2.- c145-18. Юрченко А.В., Бакин Н.Н., Ковалевский В.К., Плотников А.П., Ушеренко А.А.

Результаты климатических испытаний солнечной батареи в натурных условиях г.Томска// Оптика атмосферы и океана,1998. –т.11.- №12.- с.1337-1340.

9. Юрченко А.В., Саврасов Ф.В., Юрченко В.И.. Реальная стоимость энергии – от ресурсов до потребителя. //Известия Томского политехнического университета, 2009 - т. 314, - № 6. - c. 15–21.

10. YurchenkoA.V G.E. Lapatin High-express microwave frequencies-methods of measuring the distribution of specific resistance and existence of multisilicon Proceedings of 23st European PV Solar Energy Conference and Exhibition, Valencia 1-5 September 2008, рр.

1840-1843 (ISBN 3-936338-24-8) 11. Юрченко А.В. Эффективность планарно-неоднородных фотоэлектрических преобразователей.// Электронная промышленность. 2002.- №2-3.- с.183-185.

12. Юрченко А.В, Лапатин Л.Г. Бесконтактный локальный метод измерения удельного сопротивления, времени жизни неравновесных носителей заряда и определения типа проводимости в поликристаллическом кремнии. Том.политехн.ун-т.- Томск, 2007.- 59с.: ил.-32 Библиогр.: 29назв.- Рус.- Деп. в ВИНИТИ 13.12.2007 №1169-В2007.- 59с.

13. Юрченко А.В., Козлов А.В., Пестунов Д.А. Мобильная станция мониторинга работы солнечной батареи. Патент на полезную модель №75516. Опубликовано 10.08.2008.

Бюллетень №22.

14. YurchenkoA.V., Kozlov A.V. The results of the long-term environmental tests of silicon solar batteries in Siberia.// Proceedings of 21st European PV Solar Energy Conference and Exhibition, Dresden 4-8 September 2006. pp.2436-2439 (ISBN 3-936338-20-5) 15. YurchenkoA.V., Kozlov A.V.. The long-term prediction of silicon solar batteries functioning for any geographical region. // Proceedings of 22st European PV Solar Energy Conference and Exhibition, Milan 3-7 September 2007 pp. 3019 – 3022 (ISBN 3-93633822-1) 16. YurchenkoA.V., Kozlov A.V. The results of the long-term environmental tests of silicon solar batteries in Siberia Modern Techniques and Technologies. // Proceedings of 13th International Scientific and Practical Conference of students, Post-graduates and Young Scientists. Proceedings 26-30 March,,2007, Tomsk, Russia. p. 20-17. Yurchenko A., Kozlov A, Volkov A. Climatic and hardware factors influencing the output performances of silicon modules in Siberia and the far east conditions // Proceedings of 23st European Photovoltaic Solar Energy Conference, Valencia, Spain, 4-8 September 2008. pp.

2989 – 2991. (ISBN 3-936338-24-8) 18. YurchenkoA.V., Kozlov A.V. The forecasting marketing capability of the solar batteries in the Siberian market.// Proceedings of 21st European PV Solar Energy Conference and Exhibition, Dresden 4-8 September 2006. pp. 3238-3239 (ISBN 3-936338-20-5) 19. Юрченко А.В., Козлов А.В, Белан Б.Д. Результаты пятилетних климатических испытаний солнечной батареи в натурных условиях г.Томска.// 2003 Материалы Всероссийской конференции молодых ученых «Материаловедение, технологии и экология в третьем тысячелетии». С.284-286.

20. Юрченко А.В., Козлов А.В, Ковалевский В.К. Результаты климатических испытаний солнечной батареи в натурных условиях г.Томска.// Возобновляемая энергетика.

Состояние проблемы перспективы Международная конференция. СПб. 4-6 ноября.

2003 г.Материалы конференции. стр. 275-221. Козлов А.В, Юрченко А.В Юрченко В.И Солнечные батареи как объект инновационного развития изделий двойного назначения.// Материалы III международного технологического конгресса «Военная техника, вооружение и технологии двойного применения». Омск 7-10 июня 2005 г. Стр.331-322. Козлов А.В, Юрченко А.В. Проблемы мониторинга работы солнечных батарей в условиях Сибири и Дальнего Востока.// Материалы международного семинара «Альтернативные источники энергии и проблемы энергосбережения 30 мая –1 июня.

Санкт-Петербург. 2005 г. стр.64-67.

23. Козлов А.В, Юрченко А.В. Экологические аспекты использования солнечных батарей в Сибири. // Материалы Российской конференции «Демидовские чтения» Томск 2006.

стр. 234-224. Юрченко А.В., Юрченко В.И Мониторинг изменения и анализ роли малых долей веществ в производстве и работе СБ //Полифункциональные химические материалы и технологии. Сборник статей, т.2/ под.ред. Ю.Г. Слижова. Стр 321-325. Юрченко А.В., Ушеренко А.А. Планарная неоднородность фоточувствительности фотоэлектрических преобразователей. Электронная промышленность. 1998 г.-№1-2.- с.17-21.

26. Юрченко А.В Юрченко В.И Физические основы метрологии дефектов в полупроводниковых фотоматериалах и тестирование сложных соединений на основе GaAs. Материалы Седьмой Российской конференции «GaAs-99».Томск. ТГУ, 1999 г.

27. Юрченко А.В., Ушеренко А.А. Модель неоднородного фотоэлектрического преобразователя. Материалы Седьмой Российской конференции «GaAs-99».Томск.

ТГУ, 1999 г.

28. Юрченко А.В Юрченко В.И, Воторопин С.Д. Установка для визуализации и определения места расположения дефектов в солнечных элементах на основе КВЧ автодинных датчиков 5-мм диапазона. Методы и средства измерения физических величин. Т.5., Тезисы докладов Научно-технической конференции. Н.Новгород. 19г 29. Юрченко А.В Чихман А.В., Мызгин В.С., Воторопин С.Д., Юрченко В.И., Крылов С.В Автоматизированная установка на основе автодинных датчиков КВЧ-диапазона для контроля материалов. Электронная промышленность. №1-2, 1998 г.

30. Юрченко А.В Юрченко В.И, Воторопин С.Д. Установка для визуализации и определения мест расположения дефектов в плоских материаллах на основе КВЧ автодинных датчиков 5-мм диапазона Труды VII Крымской Международной конференции «КрыМиКо 98». Севастополь, 1998г.

31. Юрченко А.В Юрченко В.И Анализ возможности использования LIGA технологий на основе синхротронного излучения для изготовления солнечных элементов.

Материалы XIII Российской конференции по использованию синхротронного излучения. Новосибирск, 2000 г.

32. Юрченко А.В Бакин Н.Н Зыков В.М., Юнда Н.Т. Радиационная деградация ФЭП при воздействии потока высокоэнергетических электронов. Материалы Восьмой Российской конференции «Арсенид галлия и полупроводниковые соединения группы III-V» GaAs-2002. Томск. ТГУ, 2002 г.стр. 368.

33. Юрченко А.В Ковалевский В.К., Плотников А.П.Климатические испытания солнечных батарей Электронная промышленность. №2-3, 2002 г., стр.189-192.

34. Юрченко А.В Юрченко В.И, Использование синхротронного излучения для изготовления и испытания солнечных элементов Российской конференции по использованию синхротронного излучения. СИ-2002 Новосибирск, 2002 г., стр.131.

35. Юрченко А.В Юрченко В.И, Автономные системы на основе СЭУ – повышение энергетической безопасности индивидуальных пользователей Материалы докладов восьмой всероссийской научно-практической конференции «Энергия: Экология, Надежность, Безопасность» Том 1, ТПУ, 2002 г., стр.146-136. Юрченко А.В Бакин Н.Н., Шапошников А.Г., Пономарев А.А., Лисицын В.М., Юрченко В.И.Эффективность СЭУ состояние и перспективы развития. Материалы докладов восьмой всероссийской научно-практической конференции «Энергия:

Экология, Надежность, Безопасность» Том 2, ТПУ, 2002 г., стр.61-63.

37. Юрченко А.В., Козлов А.В, Юрченко В.И, Технология модульных интегрированных систем как путь повышения ресурса надежности. III международный технологический конгресс «Военная техника, вооружение и технологии двойного применения». Омск 7-10 июня 2005 г. Материалы конгресса. Ч.1. Стр.195-138. Юрченко А.В., Экологические аспекты технологии производства и использования солнечных батарей Материалы международного семинара «Альтернативные источники энергии и проблемы энергосбережения 30 мая –1 июня. Санкт-Петербург.

2005 г. стр.31-39. Юрченко А.В., Козлов А.В, Проблемы мониторинга работы солнечных батарей в условиях Сибири и Дальнего Востока Материалы международного семинара «Альтернативные источники энергии и проблемы энергосбережения 30 мая –1 июня.

Санкт-Петербург. 2005 г. стр.64-40. Юрченко А.В Юрченко В.И, Экологические аспекты производства и использования солнечных батарей Материалы конференции GaAs-2006, Томск 3-5 октября, стр.476478.






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.