Fundamental project of Ministry of Innovative developments of the Republic of Uzbekistan. Project number: FZ-2020092973. Theme: Controlling mechanism in silicon crystal, studying new knowledge about quantum dimensional and flexophotovoltaic effects, as well as development of scientific and experimental basis of 3D formatting of high efficiency photoelectric energetic devices

Goal: This project is devoted to study the nanoplasmonic effects of metal nanoparticles and down-shifting or up-conversion effect of quantum dots in n region of thin film silicon solar cells, in addition to 3D formatting of photoelectric devices.

Date: 1 January 2022 - 31 December 2027

0 new
0 new
0 new
3 new

Project log

Jasurbek Gulomov
added a research item
The efficiency of solar cells strongly depends on their thickness. Therefore, it is important to study the dependence of the photoelectric parameters of solar cells on the thickness. In the work, silicon solar cells with various pyramidal textures are chosen as objects of study, since they are most often used in industry. Silicon solar cells of three types are compared: planar, with pyramidal texture with base angles of 54° and 70.4°. It has been found that the efficiency of a textured silicon solar cell (70.4°) can reach a maximum value of 21% at a thickness of 190 μm. A solar cell (70.4°) with a thickness of 40 μm can reach 19.56% of the efficiency of a textured silicon solar cell (54°) with a thickness of 250 μm. This means that if we form textures with a 70.4°o f angle at the base of pyramid on the surface of silicon solar cell, we can reduce its cost by a factor of five.
Avazbek Alisherovich Mirzaalimov
added 23 research items
The article presents a theoretical analysis of the effect of gamma radiation on the kinetic characteristics and currentvoltage characteristics of silicon charge carriers of solar cells and the results obtained on the new national technological platform.
Бугунги кунда қуёш элементлари саноат даражасида асосан поликристалл ва монокристалл кремнийдан ясаламоқда. Кремнийдан ясалган қуёш элементлари бутун дунёда ишлаб чиқарилаётган қуёш элементларининг 90% дан ортиғини ташкил қилмоқда. Фарғона водийсида фаслларга қараб қуёшнинг ҳаракати, географик жойлашуви, ҳавонинг намлиги, температура ўзгариши, қуёш панеллари сиртига тушаётган ёруғлик интенсивлиги ва бошқа параметрларга боғлиқ ҳолда қуёш панелларининг ВАХ ўрганилди. Андижон давлат университетига ўрнатилган қуёш панелларини Андижон иқлим шароитидан келиб чиққан ҳолда маълум бир бурчак остида ўрнатиш, ишга тушириш ва бир ой давомида қуёшли, булутли, қуёшли-булутли кунларда олинган натижаларни тахлил қилишдан иборат. Андижонни географик жойлашишига қараб панелларни горизонтга нисбатан 380 бурчак остида ўрнатилди. Бу ўрнатилган панеллар икки хил турга мансуб бўлиб, бири монокристалли қуёш элементларидан (максимал 3 кВт), иккинчиси поликристалли қуёш элементларидан (максимал 3 кВт) ташкил топган иккита қуёш модулидан иборат. Биз ўрнатган биринчи модулимиз (монокристалли қуёш элементлари) тармоқ тизимда ишлайди яъни, қуёш панелларидан келаётган электр энергияни “Sunleaf 5000ТL” инвертери ёрдамида тўғридан-тўғри электр тармоғига узатади. Иккинчи модул (поликристалли қуёш элементлари) аккумулиятор тизимда ишлайди яъни, қуёш панелларидан келаётган электр энергияни конртоллер ёрдамида аккумуляторга узатади, аккумулятордаги электр энергияни “Inverter/Charger” (Модел: EP18-4048) гибрид инвертери ёрдамида истеъмолчига узатади. Олинган натижаларга кўра поликристалли қуёш панеллари қиш кунларида ҳам маълум миқдорда энергия бера олади. Монокристалл кремрийли қуёш модулларида ҳам бир қанча текширишлар олиб борилди. Булардан бири уларни вольт-ампер характиристикаси (ВАХ). Албатта бу характеристика орқали фотоэлементларни ва фотобатареяларни бир қанча параметрларини аниқлаш мумкин. Today, solar cells are manufactured at the industrial level mainly from polycrystalline and monocrystalline silicon. Solar elements made of silicon make up more than 90% of the solar elements that are produced worldwide. Depending on the seasons of the year in the Ferghana Valley, the movement of the Sun, geographical location, air humidity, temperature changes, the intensity of light falling on the surface of solar panels and other parameters, the characteristic (I-V) of solar panels was studied. The installation of solar panels installed at Andijan State University consists of the installation, commissioning and analysis of the results obtained on sunny, cloudy, sunny-cloudy days during the month at a certain angle due to the climatic conditions of Andijan. Andijan was installed at an angle of 380 degrees relative to the horizontal, depending on the geographical location of the panels. These installed panels are of two different types, one consisting of two solar modules consisting of monocrystalline solar cells (maximum 3 kW) and the other consisting of polycrystalline solar cells (maximum 3 kW). Our first module (monocrystalline solar cells), which we installed, works in the grid system, that is, it transmits the electrical energy coming from the solar panels directly to the electrical network using the "Sunleaf 500TL"inverter. The second module (polycrystalline solar cells) works in the battery system, that is, it transfers the electrical energy coming from the solar panels to the battery using cones, transfers the electrical energy in the battery to the consumer using a hybrid inverter "Inverter/charger" (model: EP18-4048). According to the results, polycrystalline solar panels can provide a certain amount of energy even on winter days. In addition, several tests of solar modules made of monocrystalline silicon were carried out. One of them is their current-voltage characteristic (I-V). Of course, this characteristic can be used to determine several parameters of solar cells and photo batteries.
Jasurbek Gulomov
added 3 research items
Usage: conversion of solar energy into electrical energy. Task: development of a converter with increased output voltage, enhanced functionality and improved energy and economic performance. Essence of patent: the converter contains an n- (or p-) base, a plurality of parallel p+ and n+ layers, metal contact electrodes for each p+ and n+ layer on the back side, a texture and an anti-reflection coating on the front surface. The contact electrodes are made in the form of strips with a width equal to the distance between them. Starting from the second doped layer, each n+ (or p+) layer is short-circuited with the next p+ (or n+) layer, ensuring that all parallel p+-n (or n+-p) junctions are connected in series. The back surface has an anti-reflective coating.
Usage: laser radiation detection, spectrophotometry, flame detection systems, biomedical research. Task: increasing the photo-sensitivity of the detector, simplifying the design and manufacture, expanding functionality. The essence of the patent: the detector contains highly doped and low doped areas of the base and emitter, an anti-reflection film of silicon dioxide on the working side and metal electrodes on the highly doped areas of the base and emitter. In the volume of the low-doped region of the emitter, metal nano-particles of radius Rn are localised and distributed along the horizontal plane, and the thickness of the low-doped emitter region de, the thickness of the low-doped region of the base db and the distance between the nano-particles x are determined by the relations: de=(8-10)Rn, db=(34-45)Rn, x=(19-21)Rn
Usage: semiconductor photoelectric converters of electromagnetic radiation. Task: development of a photovoltaic converter protected from the influence of the external environment with a mechanism of local mechanical pressure on a semiconductor wafer. Essence of the patent: the photoelectric converter contains a semiconductor wafer, a system with a metal needle and a power source for exerting mechanical pressure on the local surface of the wafer. The semiconductor wafer is made in the form of a structure with a fine p-n junction and metal electrodes on the p and n layers. The transducer is placed in a protective metal case connected by a threaded connection to the metal frame of the inlet transparent window. The metal needle is located coaxial to the body and is installed in the lower inner side of the transparent window. The power source is made in the form of a threaded connection of the body and the metal frame of the inlet transparent window. The transparent entrance window can be made in the form of a plane-convex lens, while the flat side of the lens is located on the outer side of the frame and is provided with a cross-shaped recess for a screwdriver.
Rayimjon Aliev
added 5 research items
Increase of the efficiency of the solar cells which are produced in industry, is important. Increase of efficiency of solar cells was identified, when nanoplasmonics phenomenon was formed in solar cell. So, in this article, influence of nanoparticles Pt, Au, Ag and Cu on properties of silicon based solar cell has been studied. When nanoparticle Pt was inclused in silicon based solar cell, its efficiency increased 2.31 times. Short circuit current of its is increased 2.23 times as well as open circuit voltage is increased 1.05 times. Optimal radius of Pt nanoparticle was identified to be between 15-25 nm.
Eng. - Since solar panels are mainly composed of semiconductor solar cells, the influence of the environment on their properties is significant. Therefore, in this scientific study, the effect of temperature on solar panels was studied experimentally. In addition, a new type of device was proposed to overcome the negative effects of temperature and compared with traditional solar panels. Experimental studies have shown that at an ambient temperature of 33°C, the surface temperature of a conventional solar panel rises from 33°C to 52°C in 1 hour, and the efficiency decreases from 21% to 14%. The surface temperature and efficiency of the new device have remained virtually unchanged. Ru. - Поскольку солнечные панели в основном состоят из полупроводниковых солнечных элементов, влияние окружающей среды на их свойства является значительным. Поэтому в этом научном исследовании влияние температуры на солнечные панели было изучено экспериментально. Кроме того, был предложен новый тип устройства для преодоления негативного воздействия температуры и проведено его сравнение с традиционными солнечными батареями. Экспериментальные исследования показали, что при температуре окружающей среды 33°C температура поверхности обычной солнечной панели повышается с 33°C до 52°C за 1 час, а эффективность снижается с 21% до 14%. Температура поверхности и эффективность нового устройства практически не изменились. Uz. - Қуёш панеллари асосан яримўтказгичли қуёш элементларидан ташкил топганлиги учун, унинг хусусиятларига атроф-муҳит таъсири сезиларли даражада. Шунинг учун ушбу илмий ишда қуёш панеллерига температуранинг таъсири экспериментал ўрганилди. Бундан ташқари, ҳароратнинг салбий таъсирини бартараф этиш учун янги турдаги қурилма таклиф қилинди ва анъанавий қуёш панеллари билан солиштирилди. Олиб борилган экспериментал тадқиқотлардан, атроф-муҳит ҳарорати 33°C бўлганда, анъанавий қуёш панелининг юзасининг ҳарорати 1 соатда 33°C дан 52°C гача кўтарилиши, фойдали иш коэффициенти эса 21% дан 14% гача пасайиши кузатилди. Янги қурилма юзасининг ҳарорати ва фойдали иш коэффициенти деярли ўзгармади.
Методом цифрового моделирования исследовано влияние температуры на фотоэлектрические процессы в кремниевых солнечных элементах. Описана особенность программной системы "Sentaurus TCAD", которая позволяла моделировать кремниевые солнечные элементы с плоским р-n-переходом. В эмиттерный слой такого элемента внедрены наночастицы платины со средним размером диаметра 20 нм и плотностью распределения, определяющимся межчастичным расстоянием 400 нм. Результаты исследования получены в виде визуальных картин обработки объема кремния с р-n-переходом, процессов фотогенерации неравновесных носителей заряда при освещении и тепловыделения при учете различных механизмов их рекомбинации, а также нагрузочные вольт-амперные характеристики СЭ при различных температурах. Рассчитаны вольт-амперные характеристики солнечных элементов, содержащих наночастицы платины и без них при вариации температуры в диапазоне 250÷350 К. Определены величины основных фотоэлектрических параметров солнечных элементов для различных значений температуры. Сопоставлены результаты оценки температурных коэффициентов тока короткого замыкания ISC, напряжение холостого хода UOC, коэффициента заполнения ВАХ FF, максимальной мощности Pm и коэффициент полезного действия ŋ для кремниевых СЭ без и с наночастицами металла. Температурные коэффициенты основных фотоэлектрических параметров кремниевых структур свидетельствует об их удовлетворительном соответствии с данными эксперимента. Температурные коэффициенты основных фотоэлектрических параметров кремниевых структур, содержащих наночастиц металлов dVOC/dt, dJSC/dt, dFF/dt, dP/dt и dŋ/dt определены впервые. Отмечено, что несмотря на относительно высокие значения основных фотоэлектрических параметров солнечных элементов, содержащих наночастицы металла, чем без них, температурные коэффициенты выходной мощности и эффективности несколько ухудшаются. Значит, в таких случаях требуется принятие мер для охлаждения солнечных элементов. С другой стороны, более высокая фоточувствительность плазмонных СЭ проявляется при низких температурах. Имеется перспективная возможность создания высокочувствительных (плазмонных) фотодатчиков для специального назначения, работающих при низких температурах. Ключевые слова: монокристаллический кремний, солнечный элемент, Sentaurus TCAD, наночастицы металла, ток короткого замыкания, напряжение холостого хода, эффективность, температура, температурный коэффициент.
Jasurbek Gulomov
added a project goal
This project is devoted to study the nanoplasmonic effects of metal nanoparticles and down-shifting or up-conversion effect of quantum dots in n region of thin film silicon solar cells, in addition to 3D formatting of photoelectric devices.