АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН
НПО "ФИЗИКА–СОЛНЦЕ" им. С. А. АЗИМОВА
ФИЗИКО–ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им С.В. СТАРОДУБЦЕВА
________________________________________________________________
На правах рукописи
УДК 621.315.592
МАМАДАЛИЕВА ЛОЛА КАМИЛДЖАНОВНА
ИССЛЕДОВАНИЕ ПО СОЗДАНИЮ МНОГОЦЕЛЕВЫХ
ФОТОТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ
ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ПЛЁНОК ИЗ CdTe И
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
BiTeSb – BiTeSe
( 01.04.10 Физика полупроводников)
А В Т О Р Е Ф Е Р А Т
Диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Ташкент–2008
2
Работа выполнена в Ферганском политехническом институте
Министерства высшего и среднего специального образования
Республики Узбекистан
Научный руководитель: доктор технических наук, доцент
Касымахунова Анархан Мамасадыковна.
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Турсунов Мухамад Нишанович
доктор физико-математических наук,
профессор Арипов Хайрулло Кабилович
Ведущая организация:
Институт ядерной физики АН РУз
Защита состоится"______________" 2008 года в ______ часов на заседании Специа-
лизированного Совета Д 015.08.01 при Физико-техническом институте НПО «Фи-
зика-Солнце» АН РУз по адресу: Узбекистан, 100084, Ташкент, ул. Мавлянова,
2 б.
Тел: (8-10-99-871) -233-12-71
Факс: (8-10-99-871) -235–42–91 Е–mail: karimov @uzsci.net
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физико-технического
института НПО «Физика-Солнце» АН РУз.
Автореферат разослан "____" ______________ 2008 г.
Отзыв на автореферат заверенный печатью в двух экземплярах просим
отправить по выше указанному адресу на имя ученого секретаря
Специализированного Совета
Ученый секретарь
Специализированного совета
д.ф.-м.н., профессор Каримов А.В.
3
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы.
Рост экономического развития мирового сообщества
за последнее десятилетие сопровождается возрастающим потреблением электро-
энергии. Это влечет за собой истощение запасов углеводородного топлива, возрас-
тание его стоимости (за указанный период стоимость, например нефти, возросла в
несколько раз), загрязнение атмосферы, связанное с увеличением выброса отрабо-
танных газов. Выход из создавшегося положения видится в эффективном вовлече-
нии в энергобаланс возобновляемых источников энергии. Наиболее близким к про-
блеме по изученности и техническим решениям является прямое преобразование
солнечной энергии в электрическую. Современная технология приблизила устойчи-
вые значения коэффициента полезного действия (к.п.д.) фотоэлементов к 25-30% в
зависимости от базового материала.*) Центральными задачами солнечной энергети-
ки являются разработка методов максимального отбора энергии света в преобразо-
вателях и удешевление преобразующих устройств.
Первую из поставленных задач можно решить путем создания каскадов пре-
образователей, например, фототермопреобразователей, в которых фотоэлектриче-
ский каскад преобразует в полезный сигнал световое излучение, а термоэлектриче-
ский – сопутствующие потери лучистой и тепловой энергии в фотоэлементе в элек-
трическую энергию. При этом термоэлектрогенератор (ТЭГ) дополнительно выпол-
няет функцию охлаждения фотопреобразователя или является автономным источ-
ником питания для приборов, регистрирующих световое излучение.
Пути к решению второй задачи открываются использованием в качестве мате-
риалов для фотоэлементов относительно дешевых пленок полупроводников, в кото-
рых разработкой и оптимизацией технологических методов могут быть достигнуты
высокие приборные характеристики.
Удешевления вырабатываемой электроэнергии можно достичь при использо-
вании концентраторов солнечного излучения. Однако в этом случае, из-за сущест-
венного нагрева фотопреобразователя, заметно падают вырабатываемая мощность,
к.п.д. или какой – либо другой полезный сигнал. В этом случае потерю мощности
можно компенсировать дополнительной генерацией электроэнергии в термоэлек-
трическом каскаде или использовать ТЭГ, работающий за счет рассеянной энергии,
в качестве источника питания преобразующей системы.
Самостоятельный интерес представляет поиск возможностей и способов со-
вмещения с ТЭГ сенсорно - актюаторных фотоэлектронных приборов, например, на
основе пленок, генерирующих аномальные фотонапряжения (АФН), с целью созда-
ния автономных управляющих систем (оптотрансформаторы, навигационные уст-
ройства для солнечных электростанций, элементов памяти и т.п.).
*)
Конкретные данные, приводимые здесь и ниже, почерпнуты из литературных источни-
ков, список которых приведен в конце диссертации.
4
Здесь ТЭГ непосредственно выполняет роль автономного источника питания. Суще-
ствующие к настоящему времени технологические и конструкторские достижения в
разработке фото - и термопреобразующих устройств обеспечивают все предпосыл-
ки к созданию современных фототермоэлектрических преобразователей на основе
относительно дешевых полупроводниковых материалов.
Степень изученности проблемы.
Технология получения термоэлектрических
материалов на основе твердых растворов теллурида висмута достаточно хорошо
изучена. Для изготовления поликристаллических рабочих веществ разработаны ме-
тоды порошковой металлургии и экструзии. Однако такие исследования, в подав-
ляющем большинстве случаев, относятся к материалам, используемым для термо-
электрического охлаждения в области 120 – 300 К. Оптимизация параметров мате-
риалов для генерирования электрической энергии в интервале температур 350 – 500
К требовала тщательной разработки методов легирования вещества в область кон-
центраций носителей заряда ~ 2·10
19
см
-3
при сохранении высокой термоэлектриче-
ской добротности. В этой связи именно такие исследования было предприняты дис-
сертантом.
Данные по совмещенным фототермоэлектрическим каскадам касались иссле-
дований, связанных с использованием кристаллических фотоэлементов, например,
на основе гомопереходов из монокристаллического кремния и совершенных гетеро-
переходов из Al
x
Ga
1-x
As. Поэтому впервые была предпринята попытка совмещения с
ТЭГ фотоэлектрических модулей из дешевых пленочных и аморфных полупровод-
ников и сенсорно – актюаторных датчиков на основе пленок CdTe, обладающих эф-
фектом АФН.
Связь диссертационной работы с тематическими планами НИР
. Работа
выполнена в Ферганском политехническом институте в рамках Госбюджетной НИР
кафедр «Электроэнергетика» и «Электротехники, электромеханики и электротехно-
логии».
Цель исследования
– разработка и создание фототермоэлектрических струк-
тур на основе тонкопленочных фотоэлементов или фоточувствительных структур и
ТЭГ для рабочего диапазона температур 300 - 500К, работающих при автономном
энергопитании.
Задачи исследования
заключались в следующем:
- разработка модели фототермопреобразователя с тонкопленочным фоточувстви-
тельным элементом;
- выбор типа фотоэлемента;
- создание на базе массивных материалов из твердых растворов теллурида висмута
ТЭГ и определение способов их коммутации с фотоэлементами;
- конструирование совмещенных фототермопреобразователей, установление их тех-
нических характеристик (величина выходного сигнала, спектральные и температур-
ные зависимости и др.) и условий эксплуатации.
5
Объект и предмет исследования.
Пленки CdTe, генерирующие аномальные
фотонапряжения, пленочные солнечные элементы и термоэлектрогенераторы на
основе твердых растворов Bi
2
Te
3
.
Методы исследований.
Сплавление в инертной среде, термовакуумное испа-
рение, газохимический синтез, термообработка, структурный анализ, изучение
вольтамперных, температурных и спектральных характеристик, измерение термо-
ЭДС, электро-и теплопроводности и эффекта Холла.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Технологические и конструкторские разработки по созданию относительно
дешевых фототермоэлектрических преобразователей солнечного излучения на базе
тонкопленочных полупроводниковых структур, совмещенных с ТЭГ на основе
твердых растворов теллурида висмута.
2. Технология синтеза методом холодно-горячего прессования легированных
основ в системах Bi
2
Te
3
–Bi
2
Se
3
и Bi
2
Te
3
-Sb
2
Te
3
и создания полуэлементов для
ТЭГ, способных эффективно преобразовывать солнечную энергию, рассеянную фо-
тоэлементами, в интервале температур 350-450 К.
3. Результаты исследования последовательно – параллельных структур из пле-
нок CdTe <Аg>, обладающих эффектом АФН. Показано, что они могут иметь
значительный выходной сигнал и по току и по напряжению интервале температур
300 – 400 К; установлено, что фотопреобразователи на основе пленок CdTe, генери-
рующих АФН, и ТЭГ может служить первичным датчиком освещенности или эле-
ментом слежения за источником света, работающим в автономном энергетическом
режиме при температурах 300– 450 К.
Научная новизна:
1. Разработана технология изготовления
п
– и
р –
ветвей ТЭГ на основе
Bi
2
Te
3-X
Se
X
и Bi
2-X
Sb
X
Te
3
путем легирования при сплавлении, создания мелкодис-
персного порошка, холодно-горячего прессования и отжига, в которых достигаются
высокие термоэлектрических характеристики полуэлементов в области температур
эксплуатации 400 - 450К.
2. Проведен сравнительный анализ формирования структуры пленок CdTe,
как базового материала для создания фотоэлементов и датчиков, генерирующих
АФН, полученных на различных аморфных подложках термовакуумным и газохи-
мическим методами. Выявлены оптимальные режимы термовакуумного синтеза
пленок CdTe<Ag>, генерирующих АФН 5-100В в интервале температур 300-450
К, востребованном при эксплуатации пленок в поле сильной солнечной радиации.
3. Определены эксплуатационные характеристики тонкопленочных фотоэле-
ментов (величина выходного сигнала, спектральные и температурные зависимости и
др.), а также ТЭГ (выходная мощность и к.п.д.) в интервале температур 300-450К.
4. Разработана технология сборки тонкопленочных фотоэлементов на основе
CdTe и ТЭГ на основе твердых растворов Bi
2
Te
3
в единую фототермоэлектриче-
скую систему. Показана возможность создания высокоэффективных фотопреобра-
6
зователей в системе «фото - термо»
на основе пленок CdTe, генерирующих АФН, и
ТЭГ.
Научная и практическая значимость результатов исследования.
Результаты проведенных исследований направлены на разработку эффектив-
ных и дешевых возобновляемых источников энергии. В работе рассмотрен весь
цикл технологических и конструкторских операций, позволяющий приступить к
выпуску опытных образцов фототермоэлектрических преобразователей. В диссер-
тации содержатся практические рекомендации по увеличению эффективности, как
фотоэлементов, так и ТЭГ в интервале температур 300 - 450 К. В работе показаны
новые возможности создания фотоэлектрических приборов с привлечением эффекта
АФН в пленках CdTe, способных автономно работать при совмещении с ТЭГ.
Реализация результатов.
1.Разработан способ конструирования фототермопреобразователя излучения
(патент Республики Узбекистан).
2.Внедрена разработанная на основе настоящей исследовательской работы
термоэлектрическая батарея для энергопитания аварийного освещения на тепло-
трассах Ферганской долины.
3.Стендовые установки фототермопреобразователей на основе фоточувстви-
тельных пленок CdTe и термоэлектрических материалов BiTeSb – BiTeSe внедрены
в учебный процесс на энергетическом факультете Ферганского политехнического
института.
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы доклады-
вались и обсуждались на семинарах лабораторий по направлениям физики и техни-
ки полупроводников и гелиотехники НПО «Физика-солнце» АН РУз, Ташкентского
государственного технического университета им. Беруни, Ферганского политехни-
ческого института, Наманганского инженерно-педагогического института и доло-
жены на следующих международных и республиканских конференциях: «Нетради-
ционные методы техники и технологии» (Фергана, 1997г); на Второй международ-
ной промышленной конференции - выставке «Эффективность реализации научного,
ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях» (Киев, Украина,
2002г); на XVII и XIX международных научно-технической конференциях по фото-
электронике и приборам ночного видения (Москва, 2002г; 2006г); на международ-
ной конференции посвященной 90-летию С.А.Азимова «Фундаментальные и при-
кладные вопросы физики» (Ташкент, 2004г); на республиканской научно-
технической конференции «Оптические, акустические и радиоволновые методы,
средства контроля природной среды, веществ, материалов и изделий» (Фергана,
2006г); на международной конференции по фотоэлектрическим и оптическим явле-
ниям в полупроводниковых структурах (Фергана, 2006г); на республиканской науч-
но – практической конференции «Проблемы альтернативной энергетики и энерго-
сбережения» (Наманган, 2007г.); The 9
th
International Conference on Electronics, In-
formation and Communication, June 24-27, 2008. Tashkent, Uzbekistan.
7
Опубликованность результатов.
По материалам диссертации опубликовано
16 научных работ, из них 7 статей и 8 тезисов, а так же 1 патент на изобретение
.
Достоверность и обоснованность
полученных
результатов основывается на
использовании современных методик измерений и стандартных приборов, научным
обоснованием результатов и выводов, не противоречащих современным представ-
лениям физики полупроводников, а также строгим контролем погрешностей, кото-
рые составляли 7-12% при экспериментальных измерениях.
Личный вклад диссертанта.
Приведенные в диссертации экспериментальные
результаты получены лично автором. Постановка задач и исследования и научное
обобщение результатов и выводы с формулированы автором совместно с научным
руководителем.
Структура и объем работы:
Диссертационная работа состоит из введения,
четырех глав, основных выводов и списка цитированной литературы. Объем рабо-
ты составляет 114 страниц машинописного текста, 32 рисунка, 9 таблиц.
2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во ведении
обоснована актуальность темы диссертационной работы, изложе-
ны цели и задачи, научная новизна и практическая значимость работы, приведены
основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе
диссертации рассмотрено современное состояние изученно-
сти полупроводниковых термопреобразователей и фоточувствительных пленочных
структур и на основании этого сформулированы задачи исследования.
Во второй главе
диссертации анализируются технологические аспекты соз-
дания термоэлектрической части фототермопреобразующих устройств.
С учетом существенного нагрева преобразователей солнечного излучения при
эксплуатации, особенно при использовании концентрированного излучения, необ-
ходимо разрабатывать материалы, эффективно преобразующие тепловую энергию в
диапазоне 300-600 К. Для этого интервала температур наиболее подходящими мате-
риалами являются Bi
2
Te
3
, Bi
2
Se, Sb
2
Te
3
, и твердые растворы на их основе. Основным
фактором, определяющим использование этих веществ в области максимальных
температур, до которых нагреваются преобразователи при эксплуатации, является
концентрация носителей заряда. При увеличении температуры эксплуатации исход-
ная концентрация носителей в материале должна возрастать. Дело в том, что при на-
гревании термоэлектрическая эффективность материала Z резко снижается за счет
влияния генерируемых теплом носителей противоположного знака на явления пере-
носа. Поэтому для T>400 K вещество необходимо специально легировать для обес-
печения исходной концентрации носителей
n, p
10
19
см
-3
(при Т = 300 К), по воз-
можности сохраняя высокую термоэлектрическую эффективность.
Для получения основы рабочих веществ
n –
и
p –
типа использовался метод
сплавления исходных компонентов под давлением аргона
4 атм в кварцевом тигле
8
с затвором, который применяется для ограничения технологического объема собст-
венным объемом сплавляемого вещества.
При получении основы
n-
типа сплавляемая шихта представляет собой смесь
компонентов в весовом соотношении точно соответствующая составу 80 % Bi
2
Te
3
–
20 % BiSe
3
. В шихту добавляется 0,12 вес. % Se и 0,04 вес. % NH
4
I. Шихта основы
p
–типа соответствует составу 25 % Bi
2
Te
3
– 75% Sb
2
Te
3
. Легирование основы осуще-
ствляется добавлением в сплавляемое вещество свинца в количестве 0,05-0,12 вес.
%. Основные параметры рабочих веществ после сплавления и гомогенизирующей
термообработки сведены в таблицу 1. Параметры соответствуют температуре 300 К.
Экспериментальные данные рабочих веществ после
сплавления и термообработки
Таблица 1
Состав
n
10
-19
,
см
-3
, Ом
-1
см
-1
, мкВ
/К
æ, 10
3
Вт/см
К
Z, 10
-3
К
-1
Bi
2
Te
2,4
Se
0,6
<Se, NH
4
I>
Bi
0,25
Sb
0,75
Te
3
<Pb>
0,9 - 1,1
1,5 – 2,0
950 ± 30
1750 ± 250
160 ± 5
160 ±15
14 – 15
15 - 16
1,7±0,2
2,8±0,2
Исследование температурных зависимостей приведенных в таблице парамет-
ров в интервале 300–500 К показало, что оптимальные значения термоэлектриче-
ской добротности ZT синтезированных материалов соответствуют температурам
370-420 К. Таким образом использованная в работе технология способствует реше-
нию поставленной задачи – сдвиг эксплуатационных температур в более высокую
область.
Непосредственное использование синтезированных различными способами
рабочих материалов в качестве активных ветвей термоэлементов не всегда возмож-
но. Литьё при соблюдении условий направленной кристаллизации должно сообщать
синтезируемым материалам более высокую эффективность. Однако здесь из-за ли-
квидационной неоднородности получается большой разброс в параметрах от точки к
точке и от образца к образцу. Кроме того механические свойства литых материалов
не всегда удовлетворительны за счет их расслоения по плоскостям спайности, что
особенно проявляется при резке и шлифовании рабочего вещества, которые приво-
дят к существенному расходу материала.
Для непосредственного получения ветвей термоэлементов используются хо-
рошо разработанные к настоящему времени технологические приемы, которые по-
зволяют получать однородные, монолитные бездефектные образцы. Однородные в
микроскопическом смысле образцы можно изготавливать методами порошковой
металлургии. При этом и механические свойства вещества гораздо превосходят па-
раметры кристаллов (прочность, стойкость к разрушению).
Наиболее дешевым и эффективным способом получения рабочего вещества из
твердых растворов на основе Bi
2
Te
3
для ТЭГ является холодно-горячее прессование
с последующей термообработкой. Основа, полученная сплавлением, измельчалась
9
до фракции размерами 130 – 500мкм и спрессовывалась при Т = 300К под давлением
5700 кГ/см
2
; образовавшийся материал нагревался до 360
0
С и вновь спрессовывался
под давлением 4600 кГ/см
2
. После прессования вещество подвергалось термообра-
ботке в нейтральной среде при температуре 390
0
С в течении 17 часов. Такие техно-
логические режимы обработки способствуют образованию анизотропных термо-
электрических материалов, в которых в одном из направлении термоэлектрическая
эффективность приближается к эффективности в монокристаллах. В таком веществе
Z = (2,6 - 3,0)
10
-3
К
-1
для
р
– типа и Z = (1,8-2,2)
10
-3
К
-1
для
п
- типа и они оптими-
зированы для рабочего диапазона 350 - 450 К.
За один технологический процесс длительностью от 48 до 72 часов можно
синтезировать 0,3-5,0 кг рабочего вещества, готового для применения в ветвях тер-
могенераторов.
Третья глава
посвящена исследованию фотоэлектрических устройств для
фототермопреобразователей солнечного излучения. Выбор фотоэлемента для ком-
бинированных фототермопреобразующих устройств в первую очередь зависит от
конструкционных особенностей совмещенной установки. Максимально достигае-
мая эффективность в солнечных элементах на основе различных материалов делает
важным при таком выборе не столько сам материал, сколько технологичность изго-
товления элементов, стабильность их свойств, достаточный ресурс при падении
мощности с температурой, стойкость к внешнему воздействию и экономичность.
Комплексы типа «фото - термо» при преобразовании лучистой энергии в
электрический сигнал должны вырабатывать не только полезный сигнал, но и отби-
рать для преобразования лучистой энергии в электрическую в ТЭГ как можно боль-
шую часть подающего излучения. Потери солнечной энергии в фотоэлектропреоб-
разующих структурах происходят за счет
- потери энергии при hν > ∆E
g
– передача разницы энергии горячих носителей
заряда (термализация энергии hν ~ ∆E
g
) кристаллической решетке;
- потери энергии при hν < ∆E
g
– прохождение через фотоэлемент фотонов низ-
кой энергии, не сопровождающееся генерацией электронно-дырочных пар.
Так как в качестве системы «фото - термо» выбрана пара АФН – пленка –
ТЭГ, нами проанализированы закономерности возникновения эффекта АФН в поли-
кристаллических пленках CdTe. Для изучения температурных, люкс - вольтовых и
других характеристик разработана специальная схема измерения параметров АФН –
пленок и собрана экспериментальная установка, позволяющая проводить измерения
в широком диапазоне температур.
Пленки, обладающие АФН, имеют низкую электропроводность. Это предъяв-
ляет определенные требования к методике измерения их параметров. При измере-
нии фотонапряжения в высокоомных полупроводниковых пленках основное требо-
вание, предъявляемое к вольтметру, – это большое входное сопротивление. По-
скольку токи, возникающие в пленках при наблюдении АФН очень малы (~10
-10
А),
для измерения АФН использовались электростатические вольтметры С-95 и С-50,
10
имеющие бесконечное входное сопротивление. Диапазоны измерения - 0 - 30В, 0 –
150В и 0 - 1000 В. Проведены структурные исследования пленок, полученных по
различным технологиям. На основании сравнения структуры пленок CdTe, полу-
ченных на аморфные подложки термовакуумным и газохимическим методами, сде-
лан следующий вывод: на аморфных подложках, независимо от способа получения,
растут поликристаллические пленки, непрерывные в направлении молекуляр-
ного пучка (столбчатый рост). На стеклянных подложках, нагретых до 300
0
С, размер
кристаллитов от 0,1 до 1,0 мкм (термовакуумная технология). На подложках из си-
талла при газохимической технологии размеры кристаллитов могут достигать 10
мкм, а на подложках из молибдена 150 мкм. Такие исследования позволили выявить
ряд важных рекомендаций для практического использования. Например, с точки
зрения достижения высокой эффективности в солнечных элементах, создаваемых
на основе пленок CdTe, предпочтительнее использовать металлические подложки.
Исследованием ВАХ пленок, полученных различными способами, изучено
отношение продольного и поперечного сопротивлений пленок CdTe и установлено,
что анизотропия проводимости вдоль и поперек пленки может быть в пределах от
10
5
до 10
8
. Геометрический фактор может давать вклад от 5∙10
4
до 10
7
. Дополни-
тельный вклад в анизотропию дают межзеренные потенциальные барьеры, прозрач-
ность которых также анизотропна. Технология получения пленок, обладающих эф-
фектом АФН основана на термическом испарении CdTe в вакууме. При этом в каче-
стве испаряемой шихты может служить как соединение CdTe, так и его отдельные
компоненты. Технологические режимы получения зависят от большого числа пара-
метров, таких как температура испарителя и подложки, угла напыления, материала
подложки, состава и давления остаточных газов в вакуумной камере, способа нагре-
вания напыляемой шихты, условий термической обработки пленок после напыле-
ния. Естественно свойствами пленок можно управлять методами легирования. Раз-
работка технологии получения пленок, обладающих АФН, требует проведения оп-
ределенного количества пробных напылений при последовательном варьировании
нескольких технологических параметров, их сочетаний и нахождения параметров,
обеспечивающих ожидаемый
эффект с целью его практического применения.
Поэтому изучены технологические особенности синтеза пленок CdTe <Ag>,
обладающих эффектом АФН. Приведены оптимальные режимы получения пленок
для последующего использования в фотопреобразующих приборах. Оказалось, что
наилучшими свойствами обладают пленки, легированные непосредственно в про-
цессе термовакуумного осаждения CdTe путем подпыления в течении определен-
ного времени 0,2-0,45 вес. % Ag от веса навески CdTe. Отжиг, полученной таким
способом пленки, в вакууме при температуре 300-350
0
С в течении 0,5–1 часа, дает
равномерное распределение примеси по всему объему конденсата.
Пленки CdTe<Ag> в основном поглощают фотоны с энергией hν ≥ΔEg.
Время нарастания V
АФН
и его амплитуда зависят от освещенности (мощности па-
дающего излучения). При комнатной температуре в пленках генерируются напря-
11
жения до 100 В, которые монотонно уменьшаются с ростом температуры, но зависят
от мощности падающего излучения.
Получение АФН пленок на стеклянные подложки позволяет эффективно ком-
мутировать их на ТЭГ.
В четвертой главе
изучены конструктивные особенности фототермоэлектри-
ческих преобразователей, способы их изготовления и эксплуатационные характери-
стики. Для совмещения солнечных модулей и ТЭГ в единую фототермоэлектриче-
скую структуру применен метод разделения нагрузок фото - и термопреобразова-
телей, как наиболее приемлемый способ достижения оптимальных эксплуатацион-
ных характеристик, так как обычно токовые и вольтовые характеристики фотоэле-
ментов и ТЭГ могут быть существенно рассогласованными.
Разработан и детально описан полный цикл изготовления ТЭГ. Термоэлектри-
ческие преобразователи изготавливаются поэтапно. Первый этап включает в себя
изготовление термобатареи (резка вещества, травление, изготовление коммутацион-
ных пластин, пайка и сборка), приложение 1.
Резка вещества на полуэлементы – ветви производится на установке искровой
резки. (После резки термоэлементы имели размеры 4 х 4 х 14 мм
3
). Затем полуэле-
менты подвергаются электролитическому травлению.
Следующая операция при сборке термоэлементов – коммутация полу- элемен-
тов
n -
и
p –
типов между собой. Свойства собранного термоэлемента в значитель-
ной мере зависят от типа коммутирующего материала, так как вещество коммутато-
ра не должно диффундировать в полуэлементы. С этой точки зрения оптимальные
свойства для горячих концов полуэлементов показали железные пластины. Комму-
тационные пластины для холодных концов изготавливаются из никеля.
Разработана специальная технология сборки ТЭГ, позволяющая отбирать
энергию, рассеянную фотоэлектрическим модулем, и эффективно коммутировать
составные части фототермопреобразователя. Схематически собранный ТЭГ показан
на рис. 1. Из него также следуют особенности и последовательность технологичес-
Рис.1.
ТЭГ
в
системе
«фото–термо»,
установленная на холодильник (боковой раз-
рез). 1-припой из CdSn (Т
ПЛ
= 176
0
C); 2-верхняя
керамика (BeO); 3-припой Sn (T
ПЛ
= 232
0
С); 4-
верхняя коммутационная пластинка(Fe); 5-
припой BiSb; 6-припой SnTeSb (Т
ПЛ
= 577
0
С); 7-
припой BiSb; 8-припой BiSnSb (Т
ПЛ
= 140
0
С); 9-
нижняя коммутационная пластинка(Ni); 10-
припой Sn; 11-нижняя керамика BeO; 12-сплав
«Ньютона» (Т
ПЛ
=103
0
С).
12
ких операций. Для исследования эксплуатационных характеристик солнечных эле-
ментов использовались готовые опытные образцы солнечных батарей на основе α –
Si : H с максимальным к.п.д. 9-12 %. Измерения проводились по стандартным мето-
дикам, используемым для исследования фотогенерирующих структур.Семейство на-
грузочных ВАХ и зависимости W (U) тонкопленочных фотоэлементов на основе α –
Si : H при различных температурах представлены на рис.2. Солнечные элементы
помещались на нагревательное устройство, позволяющее плавно менять его темпе-
ратуру. Температура измерялась с помощью медных термометров сопротивления.
Мощность падающего излучения поддерживалось на уровне 40 мВт/см
2
, площадь
поверхности элементов была 1,2 см
2
. К.п.д. элемента при Т= 300К η ≈ 7,5 %. Он
снижается до 6 % при Т= 350 К и 4,5 % при Т= 420 К.
Рис.2. Нагрузочные ВАХ (1,2,3) и выходная
мощность (4,5) фотоэлемента на основе аморф-
ного кремния при Т, К : 300 (1,4); 350 (2); 400
(3,5).
Снижение к.п.д. (рабочей мощности) связано со значительным падением ра-
бочего напряжения, из-за нагрева фотоэлемента солнечным излучением. Темпера-
турный коэффициент напряжения холостого хода для аморфного кремния отрица-
тельный и может достигать 0,3 – 0,4 % / К; коэффициент тока холостого хода – по-
ложительный и составляет 0,07 – 0,08 % /К.
Согласно данным рис.2. при нагреве фотоэлемента происходит существенное
уменьшение выходной мощности. Именно по этой причине предлагается компенси-
ровать потерю мощности дополнительным генерированием мощности в ТЭГ.
Обычно солнечные элементы собираются в модуль, ограниченный стеклян-
ными пластинами. При коммутации солнечных модулей с термоэлементами стекло,
служащее нижней, ограничивающей модуль с тыльной стороны пластиной, может
быть заменено теплопроводящей керамической пластиной (например, ВеО). Тогда
коммутация солнечного модуля и ТЭГ существенно упрощается. Если свободная
поверхность керамической пластины облужена оловом, то спайка может быть осу-
ществлена путем нагрева коммутируемых поверхностей модуля и ТЭГ использова-
нием эффекта Пельтье в ТЭГ. Действительно, при пропускании тока в несколько
ампер через ветви ТЭГ, горячий конец нагревается до температуры более 232
0
С и
осуществляется оптимальная спайка нижней пластины модуля и верхней пластины
ТЭГ.
13
Учитывая достаточно заметный уровень нагрева солнечного модуля, токовы-
водящие контакты к нему рекомендуется выполнять из медной проволоки, изолиро-
ванной термостойким материалом, например, тефлоном. Если сборка фототермо-
преобразователя производится не из отдельных фотопреобразующих и термопреоб-
разующих элементов, а в едином технологическом цикле, выгодным с конструктив-
ной точки зрения является совмещение тыльной стороны ТЭГ в единую кера-
мическую пластину.
Для этого вначале собирается солнечный модуль с тыльной пластиной, на-
пример, из ВеО, а эта пластина припаивается к коммутирующей пластине ТЭГ из
железа.
Термоэлементы имели следующие геометрические параметры: высота 14 мм,
площадь сечения – 2 · 0,16 мм
2
. Вещества, из которого были изготовлены термоэле-
менты (до их сборки в единую термобатарею) имели следующие термоэлектриче-
ские параметры (при 300 К): для
р
– типа α = 160 мкВ / К, σ = 1500 Ом
-1
см
-1
, æ =
15 мВт / К· см; для
п
– типа α = 180 мкВ / К, σ = 1000 Ом
-1
см
-1
, æ = 16 мВт / К· см.
Макеты для натурных испытаний и изучения эксплуатационных характери-
стик фототермоэлектрических преобразующих устройств создавались на основе фо-
тобатарей и термобатарей входящих в состав испытываемой конструкции, сформи-
рованных из четырех параллельно соединенных фотоэлементов из аморфного крем-
ния, заключенных между стеклянной и керамической пластинами. Размер каждого
элемента равнялась 1,2 см
2
. А термобатарея состояла из восьми последовательно
соединенных термоэлементов (приложение 2 и 3). ВАХ фотоэлектрического модуля
и ТЭГ, входящих в рассматриваемую фототермопреобразующую систему приведе-
ны в табл.2 и 3.
Вольтамперная характеристика солнечного модуля
Таблица 2
U, мВ
280 320 400 460 480 490 495 500 510 520 535
I, A
1,32 1,29 1,25 1,22 1,19 1,18 1,17 1,10 0,9
0,6
0
W, мВт 370 445 500 560 570 570 580 550 460 310 0
Вольтамперная характеристика ТЭГ
Таблица 3
U, мВ
140
180
210
230
240
260
275
290
300
I, A
1,14
0,95 0,86
0,83
0,81
0,73
0,65
0,59
0,55
W, мВт 160
170
180
190
195
190
180
170
165
Максимальная мощность солнечного модуля W = ( 585 ± 5) мВт генерируется
при U = (490 ± 5) мВ и I = (1,18 ± 2) А. Максимальная мощность ТЭГ W = ( 190
± 5) мВт генерируется при при U = (240 ± 10) мВ и I = ( 0,80 ± 2 ) А. Учитывая,
14
что падающее излучение имело мощность W
пад
= 5,2 Вт (с учетом рассеяния ~ 20 %),
максимальный к.п.д. солнечного модуля η
см
≈ 11,3 %. Так как рассеянная солнеч-
ным модулем мощность W
рас
= W
пад
(1 - η
см
) ≈ 4,6 Вт, максимальный к.п.д. ТЭГ η
тэг
≈
4,2 %.
В совмещенных фотоэлектрических модулях из аморфного кремния и ТЭГ ис-
следованы ВАХ модуля и ТЭГ и определены режимы генерирования оптимальных
мощностей в составных частях и в фототермопреобразователе в целом. Для таких
устройств определены температурные зависимости к.п.д. составных частей и преоб-
разователя. Показано, что в интервале температур 300-450К к.п.д. фототермопреоб-
разователя практически не зависит от температуры за счет самокомпенсации потерь
мощности с температурой в солнечном модуле вследствие увеличения мощности,
вырабатываемой ТЭГ при увеличении разности температур между концами термо-
элементов. На рис.3 показаны температурные зависимости к.п.д. фотомодуля, ТЭГ и
совмещенной структуры.
Для исследования эксплуатационных характеристик термобатарей, в которых
нагрев горячего спая осуществляется при помощи концентрированного излучения
собрана специальная экспериментальная установка. В ней предусмотрено нагрев
горячего спая термоэлементов до температур ~ 550 К и охлаждение до температур ~
150 К. В диссертации представлена принципиальная схема такой установки. Впер-
вые разработан способ изготовления фотопреобразующих устройств в системе «фо-
то-термо». Фоточувствительный элемент на базе пленок, обладающих эффектом
АФН, создается каскадированием пленок в последовательно- параллельные струк-
туры, с целью увеличения выходной электрической мощности элемента. Термоэлек-
трические устройства выполняют либо функцию автономного источника питания
измерительного или управляющего прибора, либо служат системой охлаждения фо-
топреобразователя.
Рис.3. Температурные зависимости к.п.д. сол-
нечного модуля (1), ТЭГ (2) и фототермопреоб-
разователя (3). Температура холодильника 295
К. Вертикальные отрезки на кривых – разброс
экспериментальных данных.
Предлагается использовать систему «фото-термо» с матричными элементами
из пленок, обладающих АФН, например из пленок CdTe < Ag >, в качестве индика-
15
тора чистоты атмосферы в метеорологических исследованиях, датчика освещенно-
сти или элемента слежения за Солнцем.
3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Технология получения термогенераторного рабочего вещества методом
сплавления под давлением инертного газа заключается в следующем: систему
Bi
2
Te
3
-Bi
2
Se
3
легируют избытком Se в количестве 0,12 вес. % и аммонием йодистым
в количестве 0,04 вес. %, а систему Bi
2
Te
3
- Sb
2
Te
3
избытком
Pb
в количестве 0,05 -
0,12 вес. % от количества сплавляемого вещества.
В Bi
2
Te
3
- Bi
2
Se
3
избыток Se оптимизирует термоэлектрическую добротность, а
NH
4
I задает концентрацию электронов для расширения рабочего диапазона темпе-
ратур. Аналогичную роль в Bi
2
Te
3
-Sb
2
Te
3
выполняет свинец.
В технологическом режиме давление инертного газа (аргона) ~ 4 атм; сплав-
ление идет при температуре (750 ± 10)ºС в течении 30 мин. После чего, основа от-
жигается в течении 10 час. при Т = 350 - 400ºС .
2. В результате холодно – горячего прессования можно получить термоэлек-
трические материалы
n –
Bi
2
Te
3-X
Se
X
< Se, NH
4
I > с Z =(1,8-2,2)· 10
-3
К
-1
и
p –
Bi
2-X
Sb
X
Te
3
< Pb > с Z = (2,6-3,0) · 10
-3
К
-1
для эффективного использования в вет-
вях ТЭГ в интервале температур 300-500 К.
3. Установлены оптимальные режимы получения пленок CdTe <Ag>, обла-
дающих эффектом АФН, для использования в фотопреобразующих приборах в сис-
теме "фото – термо". Показано, что наилучшими свойствами обладают пленки, ле-
гированные непосредственно в процессе термовакуумного осаждения CdTe путем
подпыления в течении определенного времени Ag. Отжиг, полученной таким спо-
собом пленки, в вакууме дает равномерное распределение примеси по всему объе-
му конденсата. Изучена фоточувствительность пленок в зависимости от мощности
падающего излучения и температуры.
4. Показано, что необходимо разделять нагрузки фото – и термопреобразова-
телей, что позволяет отбирать энергию, рассеянную фотоэлектрическим модулем, и
эффективно коммутировать составные части фототермопреобразователя.
5. В совмещенных модулях из аморфного кремния и ТЭГ из твердых раство-
ров на основе Bi
2
Te
3
исследованы ВАХ модуля и ТЭГ и определены режимы гене-
рирования оптимальных мощностей в составных частях и в фототермопреобразова-
теле.
Для фототермопреобразователя с модулем из аморфного кремния и ТЭГ из
твердых растворов теллурида висмута определены температурные зависимости
к.п.д. составных частей и преобразователя в целом. Показано, что в интервале тем-
ператур 300-450К к.п.д. фототермопреобразователя практически не зависит от тем-
пературы за счет самокомпенсации потерь мощности с температурой в солнечном
16
модуле увеличением мощности, вырабатываемой ТЭГ, за счет роста разности тем-
ператур между концами термоэлементов.
6. Разработаны фотопреобразующие устройства, с которых чувствительный
элемент создается каскадированием пленок с АФН в последовательно-параллельные
структуры, с целью увеличения выходной электрической мощности элемента.
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ
В журналах:
1. Касымахунова А.М., Мамадалиева Л.К. Методика электрических измерений
фототерма с раздельной нагрузкой // Научно-технический журнал Ферганского по-
литехнического института, 1997.- №1. – С. 72-75.
2. Касымахунова А.М., Мамадалиева Л.К. Расчет фототермоэлемента с общим
током // Научный вестник Ферганского Государственного Университета, 1997.- №3,
4.- С. 71-76.
3. Касымахунова А.М., Мамадалиева Л.К., Набиев Ж.Н. Разработка конструк-
ции «АФН-термо» с пленочными термобатареями // «Фундамен-тальные и при-
кладные вопросы физики»: Труды конф., посвященной 60-летию Академии наук
Республики Узбекистан. Ташкент, 2003. – С. 379-380.
4. Касымахунова А.М., Мамадалиева Л.К., Халилов Д.А. Исследование выход-
ных оптических и тепловых параметров АФН - термопреобразователя с учетом яв-
ления переноса в газовой среде // Гелиотехника, 2003.- №4. - С.27-31.
5. Рахимов Н., Мамадалиева Л.К. Приёмники оптического излучения на основе
АФН-пленок // Изв.вузов. Приборосторение, 2004.- №8. – С.53-56.
6. Касымахунова А.М., Мамадалиева Л.К., Абдуллаев Э.Т.Технология изготов-
ления датчика – источника // Исследование, разработка и применение высоких тех-
нологий в промышленности: Сб. научн. трудов / Под ред. А.П.Кудинова и
Г.Г.Матвиенко.–Санкт-Петербург: изд. Полит.университета, 2007.-Т.9.- С.152-153.
7. Абдуллаев Э.Т., Атакулов Ш.Б., Мамадалиева Л.К., Набиев М.Б.,
Саидахмедов А.У., Усмонов Я.У. Оптимизация параметров
п-
ветвей
термопреобразователей солнечного излучения. // Гелиотехника, 2008.№1.- С.76-82.
Патент:
8.
Касымахунова А.М., Мамадалиева Л.К. Фототермопреобразователь излуче-
ния // Государственное патентное ведомство Республики Узбекистан г.Ташкент, №
IAP 20050131/13.04.2005.
В трудах и сборниках тезисов докладов международных конференций:
9.Касымахунова А.М., Каримов А.А., Жабборов Т.К., Мамадалиева Л.К. Фо-
тотермоэлектрический преобразователь нестационарного освещения // XVII Между-
17
народная научно-техническая конференция по фотоэлектронике и приборам ночно-
го видения: Тез.докл. - . Москва, 2002.- С. 106.
10.Камолов А.А., Касымахунова А.М., Рахимов Н.Р., Мамадалиева Л.К.. По-
лупроводниковая фототермобатарея с двухкаскадным фотопреобра-зователем //
XVII Международная научно-техническая конференция по фотоэлектронике и при-
борам ночного видения: Тез.докл. - . Москва, 2002. – С. 20.
11.Касымахунова А.М., Мамадалиева Л.К., Усмонов Ш.Ю. Автоном-ное за-
рядное устройство аккумуляторных батарей // // Эффективность реализации научно-
го, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях: Матер. Вто-
рой Промышленной международной научно-технической конференции. Киев, 2002.
-С. 90.
12.Мамадалиева Л.К. Кўп мақсадли “АФН-термо” асбобини яратиш имкони-
ятларини афзалликлари // Оптические, акустические и радиоволновые методы, сред-
ства контроля природной среды, веществ, материалов и изделий: Матер. Респ. науч-
но-техн. конф. Фергана, 2006. – С. 79.
13.Абдуллаев Э.Т., Касымахунова А.М., Мамадалиева Л.К., Насретдинова
Ф.Н., Олимов Ш.А.. Исследование возможности создания конструкции пленочных
«АФН-термо» с общей подложкой // ХIХ Межд. научно-техн.конф. по фотоэлектро-
нике и приборам ночного видения: Тез.докл. Москва, 2006. - С. 85.
14. Касымахунова А.М.,Абдуллаев Э.Т., Мамадалиева Л.К., Насретдинова
Ф.Н., Олимов Ш.А. и Холиддинов И.Х.. Конструкция экспериментальной установки
для исследование энергетических параметров АФН-термо и фототермопреобразова-
телей // Межд. конф. по фотоэлектрическим и оптическим явлениям в полупровод-
никовых структурах: Тез.докл. Фергана, 2006. -С 101-102.
15.Sh.B.Atakulov, E.T.Abdullayev, A.M.Kasimaxunova, L.K.Mamadalieva et.al.
Optimization of performance in intersective photothermoelectrical converters of solar
energi until 500 K temperatures // Proc.of The 9
th
International Conference on Electron-
ics, Information and Communication, June 24-27, 2008. Tashkent, Uzbekistan. P.396-399.
16. Sh.B.Atakulov, E.T.Abdullayev, K.H.Abdurakhmonova, A.Abdukadi-rov,
T.S.Berdiyev, L.K.Mamadalieva et.al. Physical principles of optimization of polycrystal-
line semiconductors and ceramics parameters // Proc.of The 9
th
International Conference
on Electronics, Information and Communication, June 24-27, 2008. Tashkent, Uzbekistan.
P.1119-1121.
18
РЕЗЮМЕ
диссертации Мамадалиевой Лолы Камилджановны на тему: «Исследование по соз-
данию многоцелевых фототермопреобразователей на основе фоточувствительных
плёнок из CdTe и термоэлектрических материалов BiTeSb – BiTeSe», представлен-
ной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности
01.04.10 – «Физика полупроводников».
Ключевые слова:
фототермопреобразователь, термоэлектрогенератор, тер-
моэлектрическая эффективность (добротность), коэффициент полезного действия,
основа, полуэлемент, выходная мощность, нагрузочная вольтамперная характери-
стика, аномальное фотонапряжение, коммутационная пластина, совмещенная
структура, самокомпенсация.
Объекты исследования:
пленки CdTe, генерирующие аномальные фотона-
пряжения, пленочные солнечные элементы и термоэлектрогенераторы на основе
твердых растворов Bi
2
Te
3
.
Цель работы:
разработка и создание термоэлектрических генераторов (ТЭГ)
и приборных структур на основе тонкопленочных фотоэлементов или фоточувстви-
тельных структур и ТЭГ для рабочего диапазона температур 300 - 500К.
Методы исследования:
сплавление в инертной среде, термовакуумное испа-
рение, газохимический синтез, термообработка, структурный анализ, изучение
вольтамперных, температурных и спектральных характеристик, измерение термо-
ЭДС, электро-и теплопроводности и эффекта Холла.
Полученные
результаты и их новизна:
установлены принципы конструиро-
вания фототермоэлектрических устройств для преобразования солнечной энергии в
электрический с использованием тонкопленочных фотоэлементов из халькогенидов
кадмия, где ТЭГ на основе
соединений Bi
2
Te
3
выполняет роль автономного источ-
ника питания.
Практическая значимость.
Результаты проведенных исследований направ-
лены на разработку эффективных и дешевых возобновляемых источников энергии.
В работе рассмотрен весь цикл технологических и конструкторских операций, по-
зволяющий приступить к выпуску опытных образцов фототермоэлектрических
устройств.
Степень внедрения и экономическая эффективность.
Разработан способ
конструирования фототермопреобразователя излучения (патент Республики Узбе-
кистан). Внедрена термоэлектрическая батарея для энергопитания аварийного осве-
щения на теплотрассах Ферганской долины.
19
Область применения.
Солнечные электростанции, автономные источники
питания, приборы контроля состояния атмосферы, метереологические станции, при-
боры слежения за Солнцем.
Техника фанлари номзоди илмий даражасига талабгор Мамадалиева Лола Ка-
милджановнанинг 01.04.10 – «Ярим ўтказгичлар физикаси» ихтисослиги бўйича:
«CdTe дан тайёрланган фотосезгир парда ва BiTeSb–BiTeSe термоэлектрик матери-
аллари асосида кўп мақсадли фототермоўзгартиргичларнинг яратишни тадқиқот
қилиш» мавзуидаги диссертациясининг
РЕЗЮМЕСИ
Таянч сўзлар:
фототермоўзгартиргич, термоэлектрогенератор, термоэлектрик
самарадорлик (яхши сифат), фойдали иш коэффициенти, асос, ярим элемент, чиқиш
қуввати, юклама вольтампер тавсифи, аномал фотокучланиш, туташтирувчи пла-
стина, бириктирилган тузилма, ўзкомпенсация.
Тадқиқот объектлари:
аномал фотокучланишга эга CdTe қатламлари, юпқа
пардасимон қуёш элементлар ва Bi
2
Te
3
қаттиқ қоришмалари асосидаги термоэлек-
трогенератор.
Ишнинг мақсади:
300-500К ишчи ҳароратлар оралиғи учун, пардасимон
қуёш элементлари, ёки фотосезгир тузилмалар асосида, фототермоэлектрик генера-
тор ва асбоблар тузилмаларини ишлаб чиқиш ва яратиш.
Тадқиқот методлари:
инерт газ муҳитида эритиш, термовакуум
буғлантириш, газкимёвий синтез, иссиқлик ишлови бериш, структуравий таҳлил,
вольтампер, температуравий ва спектрал тавсифларни ўрганиш, термо – ЭЮК,
электр ва иссиқлик ўтказувчанлик ҳамда Холл эффектини ўлчаш.
Олинган натижалар ва уларнинг янгилиги.
Фотосезгир тузилмалардан тай-
ёрланган пардасимон фотоэлементлардан ва кадмий халькогенидларидан ҳамда
Bi
2
Te
3-X
Se
X
ва Bi
2-X
Sb
X
Te
3
асосидаги термоэлементлардан бевосита қуёш энергияси-
ни электр энергиясига айлантириш учун, фототермоэлектрик генераторлар конст-
рукциясини яратиш тартиб-қоидалари белгиланган.
Амалий аҳамияти.
Ўтказилган тадқиқотлар натижалари асосида кўриш
диапазонига мос келувчи сигналларни кадмий халкогенидларидан тайёрланган
электр сигналларга ўзгартиргичлар тайёрлашга имкониятлар очилади. Уларда Bi
2
Te
3
асосидаги термоэлектр генераторлар автоном манбаи сифатида юритилади.
Тадбиқ этиш даражаси ва иқтисодий самарадорлиги.
Нурланиш
фототермоўзгартиргичини конструкциялаш усули ишлаб чиқилган (Ўзбекистон
Республикаси Патенти). Фарғона водийсининг иссиқлик трассаларида авария ёрит-
гичларини энергия билан озиқлантириш учун термоэлектрик батарея тадбиқ этил-
ган.
Қўлланиш соҳаси.
Қуёш электростанциялари, автоном озуқа манбалари, ас-
бобсозлик, метрология, ярим ўтказгичлар техникаси.
20
RESUME
Thesis of Mamadaliyeva Lola Kamildjanovna of the scientific degree competition of
the doctor of sciences in technical specialist 01.04.10-«Semiconductors physics» subject:
"Research on creation of multipurpose photo-thermo converters based on photosensitive
films of CdTe and thermo electrical materials BiTeSb-BiTeSe "
Key words:
photothermoconvertor, thermoelectrogenerator, thermoelectric effi-
ciency (performance), performance, base, semi element, output power, load voltage-
current feature, anomalous photo voltage, commutation plate, combined structure, self
compensation.
Objects of research
: CdTe films, the effect generating anomalous photo voltage,
thin film solar cells, thermo electro generators based on solid solution of Bi
2
Te
3
.
Purpose of work
: development and creation thermoelectric generators (TEG) and
developed structures based on thin-film photosensitive structures and TEG for operating of
the temperature 300 - 500К range.
Methods of research
: fusing in inert ambience, thermo vacuum evaporation, gas
chemistry syntheses, thermo treating, structured analysis, study voltage-current character-
istics, warm-up and spectral features, measurement thermo-EMF, electro-and thermo con-
ductivity and Hall effect.
The results obtained and their novelty:
The principles of the constructing photo
thermoelectric devices are based. These devices were served for transformation of the vis-
ible signal in electric with the use cadmium chalcogenides thin films, where TEG based on
Bi
2
Te
3
compounds executes the role autonomous power source.
Practicel value:
The results of this work are developed for creation the efficient and
cheap renewed sources and issue of the pilot models photo thermo electrical devices.
Degree of embed and economic effectivity:
The designed way of construction of
photo thermoelectric converters (the Patent of the Republic of Uzbekistan). It is introduced
the thermo electrical battery for energy feeding emergency illumination on thermo ways in
Ferghana region.
Field of application:
Solar power stations, autonomous power sources, instruments
of the checking the condition of atmosphere, meteorological stations, instruments of the
spy for Sun.
21
Подписано к печати __________ Формат 60х84 1/16
Бумага офсетная. Уч..изд. л.1,0. Усл.печ.л.1,0
Тираж 100, заказ _____
Типография Узгидромета
Ташкент, 700052, Кодира Махсумова, 72.
