Разработка фотоэлектрических преобразователей на основе кристаллического кремния с конкурентными на мировом рынке энергетическими и экономическими показателями. Обобщение и оценка результатов исследований

Для увеличения эффективности кремниевых фотоэлектрических преобразователей (Si - ФЭП) разработаны и применены химические методы нанесения люминесцентных покрытий на основе сульфида свинца и плазмонных покрытий на основе наноструктур серебра. Выполнены расчеты рабочих параметров, сконструированы и изготовлены DC - DC-преобразователи. Изготовлены экспериментальные образцы фотоэлектрического модуля (ФЭМ) на основе кристаллических кремниевых ФЭП, и проведены их исследовательские испытания. Сконструирована, изготовлена и испытана система отбора мощности и преобразования электроэнергии, получаемой от ФЭП, которая обеспечивает КПД не менее 92%. Выполнены расчеты рабочих параметров, сконструирована и изготовлена фотоэлектрическая станция, в состав которой для увеличения эффективности входят ФЭМ на основе Si-ФЭП, снабженные термосифонной системой охлаждения и концентратором солнечного излучения. По результатам испытаний экспериментальной фотоэлектрической станции подтверждена надежная и эффективная работа всех компонентов станции. Проведена доработка станции, которая заключалась в корректировке вертикального угла расположения ФЭМ и оснащением фотоэлектрической станции системой контроля, индикации и оповещения оператора о нарушениях в работе отдельных ФЭМ и станции в целом. После доработки экспериментальной фотоэлектрической станции были успешно проведены повторные испытания. Разработаны технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера. Предложен проект технического задания на проведение ОКР по теме: «Разработка опытного образца фотоэлектрической станции на базе фотоэлектрических преобразователей на основе кристаллического кремния». Проведены маркетинговые исследования, направленные на изучение перспектив коммерциализации результатов ПНИ, и разработан бизнес-план по серийному производству ФЭС мощностью 10 кВт.Разработаны экспериментальные образцы ФЭМ, которые при мощности солнечного излучения 1700 Вт/м² имеют КПД свыше 18% и вырабатываемую мощность до 450 Вт. Реализованная по схеме с применением DC - DC-система отбора мощности (СОМ) в широком диапазоне освещенности ФЭМ имеет КПД в пределах 92,44 - 92,68%. Отбор мощности от ФЭМ осуществляется с преобразованием в напряжение постоянного тока величиной до 700 В. Номинальная выходная мощность фотоэлектрической станции составляет 10000 Вт. Впервые в конструкции ФЭМ для увеличения вырабатываемой электрической мощности одновременно использованы система концентрации солнечного излучения, система естественного охлаждения и стационарное магнитное поле. Новизна схемотехнического решения СОМ обусловлена использованием DC - DC-преобразователя. Новизна разработанной конструкции измерительного стенда для испытания фотоэлектрической станции достигается за счет объединения измерительных приборов в единый компьютеризированный комплекс. Полученные научные и технические результаты соответствуют требованиям разделов 3 и 4 технического задания на выполнение научных исследований. Для получения квантовых точек PbS на поверхности ФЭП был реализован экономичный метод SILAR, что соответствует существующим мировым аналогам. Конструктивно-технологическое решение ФЭП, ФЭМ и фотоэлектрической станции по совокупности технико-экономических показателей находится на уровне лучших мировых аналогов. Разработанная система отбора мощности по КПД превосходит существующие мировые аналоги.