Разработка, изготовление и испытание прототипа люминесцентной оптической композитной пленки для солнечных элементов (заключительный)

Целью работы является разработка технологии получения люминесцентной композитной пленки для солнечных элементов, включающую метод формирования переизлучающих нанокристаллов галогенидных перовскитов и способы изготовления крупноразмерных композитных пленок на их основе, проведение испытаний опытных образцов композитной пленки. Проект направлен на решение задачи по повышению эффективности солнечных элементов и снижению массы защитных покрытий для них. Областью применения разработанного люминесцентного оптического композита является солнечная энергетика, в части защитного и переизлучающего покрытия на кремниевых элементах, светотехника, в части получения люминофора видимого спектра. Основные результаты работы: - разработана методика получения стеклокристаллического наполнителя с заданными люминесцентными свойствами; - проведены пуско-наладочные работы печи электросопротивления для синтеза стеклянного наполнителя; - проведено проектирование и изготовление оснастки для прессования композитной пленки. - разработана методика получения тонких пленок со стеклянным наполнителем; - проведено исследование оптических и люминесцентных свойств пленок; - разработана опытная технология получения люминесцентной оптической композитной пленки; - проведены испытания технологии получения композитов по равномерности распределения наполнителя по площади пленки (по спектрам пропускания); - проведена сборка пресса для изготовления люминесцентной оптической композитной пленки; - изготовлен прототип люминесцентной оптической композитной пленки; - проведены испытания на сохраняемость спектрально-люминесцентных свойств оптической композитной пленки после температурной выдержки. Рекомендации по внедрению результатов НИОКР: в ходе проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) разработаны и испытаны новые технические решения, позволяющие повысить эффективность преобразования энергии солнечными панелями за счет эффекта переизлучения, а также, позволяющие повысить механическую устойчивость сборок солнечных панелей за счет замены стеклянных элементов на разработанную композитную пленку. Разработанный в проекте прототип люминесцентной оптической композитной пленки для солнечных элементов может служить основой для создания производства отмеченной продукции и быть внедрен в технологических процесс получения кремниевых солнечных элементов, в том числе, гибких панелей для низкоорбитальных спутников. Для успешного внедрения продукции по разработанной технологии предлагается: расширить сотрудничество с научными и производственными организациями для дальнейшей адаптации и развития технологии, организовать опытное производство с использованием разработанных образцов и сопровождать испытания опытной партии, осуществлять мониторинг ключевых показателей качества новых изделий с целью выявления узких мест композитного материала. Оценка экономической эффективности применения разработанного композитного покрытия вместо традиционных пластин стекла К-208 показала, что конечная стоимость изделия размерами 12*12 см для пленки составляет не более 3000 рублей, что в 4 раза меньше стоимости стекол (12 000 рублей). Разработанная технология получения композитных пленок позволяет формировать покрытия непосредственно на поверхности кремниевых элементов путем горячего прессования. Основными характеристиками материалов, полученных в результате работ, стали: - Максимум полосы люминесценции оптической композитной пленки расположен около 520 нм; - Величина интегрального оптического пропускания в диапазоне 380-1100 нм приведенная к толщине 100 мкм составляет >93%. - Температура сушки тонких пленок составляет 150 °С; - Время сушки раствора полимера с наполнителем при получении тонких пленок не превышает 10 минут; - Температура горячего прессования многослойных композитных пленок составляет 150-155 °С, давление при прессовании составляет 0,2 - 0,3 МПа. - Испытания временной стабильности пленок показали снижение относительной интенсивности фотолюминесценции и не превышает снижение 2,5% в год; - Технология получения композитных пленок допускает изготавливать их размером до 20 см и толщиной до 3 мм без внесения изменений в конструкцию оборудования. В результате выполнения работы были поданы документы для регистрации объекта интеллектуальной собственности – патента на изобретение «Переизлучающее покрытие для светодиодов и метод его получения». Параметры полученной люминесцентной оптической композитной пленки для солнечных элементов удовлетворяют изначально заявленным требованиям. Все предусмотренные календарным планом работы выполнены успешно и в соответствии с техническим заданием, а прототип композитной пленки прошел испытания по всем пунктам требований технического задания.