| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Росії RU2292097
КРЕМНІЕВОПОЛІМЕРНИЙ фотоелектричний модуль І СПОСІБ ЙОГО ВИГОТОВЛЕННЯ
Ім'я винахідника: Чугунов Леонід Семенович (RU); Терехов Анатолій Костянтинович (RU); Радін Сергей Алексеевич
Ім'я патентовласника: Відкрите Акціонерне Суспільство "ІнфоТЕК Груп»
Адреса для листування: 117342, Москва, а / я 4, П.В. Бурмістрова
Дата початку дії патенту: 2005.08.22
Винахід відноситься до конструкції та способу виготовлення фотоелектричних елементів отримання електроенергії. Технічний результат винаходу: отримання кремніевополімерного фотоелектричного модуля з високим коефіцієнтом корисної дії перетворення 70-90% і широким діапазоном довжин хвиль від 3 · 10 -2 до 10 -11 см. Сутність: виготовляють фотоперетворювач на основі монокристалічного кремнію, на який методом потенціостатичні циклирования наносять полімерну плівку , яка складається з суміші проводять полімерів - полістануманіліна, полісіланоаніліна та поліаніліну в співвідношенні 10: 8: 4. і запропонований спосіб виготовлення даного кремніевополімерного модуля.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься к напівпровідниковій техніки і, зокрема, до області створення фотоелектричних джерел електричної енергії.
Основною метою технічних рішень в цій галузі є підвищення к.к.д. електричних джерел, підвищення їхньої стабільності і спрощення технології виготовлення.
Відомі кремніевополімерние фотоелектричні модулі, у які за рахунок шарового опору к.к.д. підвищується приблизно на 10%. Проте загальний к.к.д. залишається низьким (RU №1.222.152, H 01L 31/18).
Відомі багатошарові фотоелектричні модулі в яких спільна спроможність усіх шарів генерувати електричний ток дозволяє досягнути к.к.д. перетворення 10-15% за освітленості 1000 Вт / м 2, однак хвильової діапазон при цьому залишається вузьким (RU №2190901, H 01L 31/18).
Відомі фотоперетворювачів, виконані на основі монокристалічного кремнію, проте стабільність цих елементів спостерігається у вузькому діапазоні напруг і обмеженому діапазоні падаючого світла. К.к.д. перетворення цих елементів близько 10% (RU 2127471, М 01L 31/18). Ця технічний рішення є найбільш близькими до заявленому.
Були зроблені спроби підвищити ККД перетворення фотоелектричного модуля допомогою використання поліаніліну ПАн ( «Електрохімія полімерів", изд. Наука, 1991 р, с.191-192).
Було виявлено, що ПАн може працювати в якості фотоелектрода, причому величина і напрямок фототока залежать від окисного стану ПАн.
У максимально окисленому змозі ПАн аналогічним образом працює як напівпровідник n-типу, будучи фотоанодом, щоправда, причому він швидко деградує.
У проміжних окислювальних станах, фіксуються подачею певних потенціалів на поліаніліновий електрод, фотоелектрохімічного поведінку ПАн складніше, різноманітно і не цілком зрозуміло.
Електропровідність ПАн за освітленні зростає, причому це знову пов'язано з дією ІЧ-світла. Чим нижче темновая електропровідність, тим значніше її підвищення під впливом світла: для ЛЕ ефект досягає 500%.
Однак цей спосіб не знайшов на сьогоднішній день застосування в промисловості. Це пов'язано з деградацією органічного полімеру з часом, незначним к.к.д. перетворення сонячної енергії в електричну, обмеженим частотним діапазоном, складністю формування електродні матеріали.
З іншого боку, відомо технічне рішення, що дозволяє формувати проводять плівки, що складаються з суміші полімерів, що включають поліанілін, заснований на електрохімічної окислювальному поліконденсації відповідних мономерів (RU №2209424, G 01 N 27/12). Воно полягає в наступному.
Підкладка з нанесеної на неї гребенчатой структурою опускається у розчин, що складається з 1 моль / л розчину соляної кислоти і суміші мономерів аніліну, сіланоаніліна і стануманіліна. У гальванічної ванній у режимі потенціостатичні циклирования при потенціалах від 5,5 до 7 В і від -2 до -3,5. У на робочому електроді, який представляє з себе сіталовую підкладку з нанесеними її взаимопроникающими провідними гребінчастим електродами, синтезується полімерна суміш. Отримана суміш осідає у вигляді тонкої провідної плівки на гребенчатой структурі. Плівка поліаніліну, яка утвориться одночасно при електрополімерізаціі поряд з полісіланоаніліном та полістануманіліном з-за високого анодного потенціалу частково розчиняється та, таким чином, на робочому електроді утворюється плівка із суміші трьох провідних полімерів - полістануманіліна, полісіланоаніліна та поліаніліну в масовому співвідношенні 7: 4: 2 . Режим нанесення плівки вибирається так, щоб досягти оптимального змісту полімерів у вищенаведеному співвідношенні. Цим досягається стабільність і чутливість нанесеною пленки. Однак дана плівка призначений для взаємодії з активними газами і не придатна для ефективного перетворення електромагнітного випромінювання в електричний струм.
Технічне завдання полягає в створення кремніевополімерного фотоелектричного модулі з високим ККД перетворення і широким діапазоном довжин хвиль і найбільш технологічному способі його виробництва.
Технічний результат досягається за рахунок виготовлення гібридного фотоперетворювача, що складається із сонячного елемента на основі монокристалічного кремнію, на який методом потенціостатичні циклирования нанесена полімерна плівка, що складається з суміші провідних полімерів: полістануманіліна, полісіланоаніліна і поліаніліну в заданих співвідношеннях, а й способі ізготоволенія цього пристрою.
К.к.д. фотоелектричного модулі, за даним винаходом, досягає порядку 70-90%, діапазон електромагнітних хвиль, що перетворюються в електричну енергію від 3 · 10 -2 до 10 -11 см.
Істота винаходу зводиться до того, що до кремніевополімерном фотоелектричному модулі, виконане на основі монокристалічного кремнію, покритого проводить полімерної плівкою, вищевказана плівка являє собою суміш з трьох провідних полімерів - полістануманіліна, полісіланоаніліна і поліаніліну в масовому співвідношенні 10: 8: 4. При це пропонується виконати кремніеполімерний фотоелектричний модуль шляхом занурення готового сонячного елемента на основі монокристалічного кремнію у вигляді пластини в якості робочого елемента в гальванічну ванну з розчином, що складається з 1,8 моль / л розчину соляної кислоти і суміші мономерів аніліну, сіланоаніліна та стануманіліна, створення режиму потенціостатичні циклирования при потенціалі 7,5-10 у і від -3 до -5,5 в і синтезу полімерної суміші до утворення на робочому елементі плівки з суміші трьох провідних полімерів - полістануманіліна, полісіланоаніліна та поліаніліну в масовому співвідношенні 10: 8: 4 .
ПРИКЛАД ВИКОРИСТАННЯ ВИНАХОДИ
Готовий сонячний елемент на підставі монокристалічного кремнію виконано на вигляді пластини розміром 40 × 20 × 1,5мм.
Встановивши її в якості робочого електрода, останній опустили в гальванічну ванну для електрополімерізаціі, в якої потім додали розчин, що складається з 1,8 моль / л розчину соляної кислоти і суміші мономерів аніліну, сіланоаніліна і стануманіліна. Потім встановили режим потенціостатичні циклирования при потенціалах 75-10 В і від -3 до -5,5 В. На робочому електроді провели електрополімірізацію. Як протівоелектрода був використаний графітовий стрижень. Плівка поліаніліну, яка утворилася одночасно з полісіланоаніліном і полістануманіліном через високого анодного потенціалу частково розчинилася на робочому електроді, а саме лежить на поверхні монокристалічного кремнію, таким чином утворилася плівка із суміші трьох провідних полімерів - полістануманіліна, полісіланоаніліна і поліаніліну в масовому співвідношенні 10: 8: 4. Отриманий таким чином кремніевополімерний фотоелектричний модуль у вигляді пластини 40 × 20 × 1,5 мм має наступні електрофізичні характеристики: напруга холостого ходу при освітленні від 0 до 100000 ЛК змінювалося від 1,25 до 1,2 В відповідно. Сила струму короткого замикання змінювалася відповідно до такого ж зміною освітленості в діапазоні від 0,15 до 0,82 А відповідно в діапазоні довжин хвиль від 7,6 · 10 -5 до 4 · 10 -5 см, оскільки виготовлений кремніевополімерний фотоелектричний модуль видавав електричний струм при повній темряві. Фотоелектричний модуль був і перевірений в інфрачервоному діапазоні 3 × 10 -2 -7,6 · 10 -5, в ультрафіолетовому 4 · 10 -5 -6 · 10 -5 і рентгенівському до 10 -11.
Сила току короткого замикання при відсутності видимого світла і при опроміненні елемента відповідно кожним джерелом склала 0,15 А при напрузі холостого ходу 0,25-0,3 В.
Проведеними випробуваннями встановлено, що отриманий таким способом фрагмент кремніевополімерного фотоелектричного модуля представляє з себе елемент з раніше зазначеними характеристиками:
напруга холостого ходу при освітленості від 0 до 100000 ЛК - 0,2-1,4 В відповідно. Діапазон електромагнітних хвиль, що перетворюються в електричну енергію, від 3 · 10 -2 до 10 -11 см, сила струму короткого замикання в залежності від площі елемента може змінюватися в діапазоні від 0,1-100 А. ККД елемента досягає 70%. За рахунок створення комбінованої системи перетворення, що охоплює як звичайний діапазон монокристалічного кремнієвого перетворювача, так і діапазон аж до гамма виміру за рахунок роботи полімерної плівки відповідно до даного винаходу, створений ефективний стабільний сонячний елемент, спосіб виготовлення якого є досить простим.
Отже, запропонована група винаходів відповідає умові промислової придатності, новизні і винахідницькому рівню.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Кремніевополімерний фотоелектричний модуль, виконаний на основі монокристалічного кремнію, покритого проводить полімерною плівкою, що відрізняється тим, що монокристалічний кремній покритий плівкою із суміші трьох провідних полімерів - полістануманіліна, полісіланоаніліна і поліаніліну в масовому співвідношенні 10: 8: 4.
2. Спосіб виготовлення кремніевополімерного фотоелектричного модуля по п.1, що відрізняється тим, що готовий сонячний елемент, виконаний на основі монокристалічного кремнію у вигляді пластини, в якості робочого елемента опускають в гальванічну ванну з розчином, що складається з 1,8 моль / л розчину соляної кислоти суміші мономерів аніліну, сіланоаніліна і стануманіліна створюють режим потенціостатичні циклирования при потенціалі 75-10 В і від -3 до -5,5 В і синтезують полімерну суміш до утворення на робочому елементі плівки з суміші трьох провідних полімерів - полістануманіліна, полісіланоаніліна і поліаніліну у масовому співвідношенні 10: 8: 4.
Версія для друку
Дата публікації 16.02.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.