Проекты участников финального этапа НТТМ-2017

← К списку проектов

Проект
Разработка технологической установки для нанесения функциональных тонкопленочных покрытий методом спрея-пиролиза.
НТТМ-2017-1530 | Категория II

Автор:

Зинченко Тимур Олегович

Научный руководитель:
Печерская Екатерина Анатольевна
Организация:
Пензенский государственный университет,
Пензенская область, Пенза
Цель работы
В современном мире, с растущими показателями потребления и как следствие - ограниченными энергоресурсами, стремительные обороты набирает развитие технологий добычи энергии из альтернативных, возобновляемых источников. К таким источникам относятся, в первую очередь, солнечная энергия. Развитие солнечной энергетики является приоритетным направлением, доказательством этому является положительная динамика развития солнечной энергетики, которая сохраняется уже десять лет. К примеру в России согласно документу ( постановление правительства РФ от 28.05.13, № 449) , установлены минимально допустимые показатели локализации производства оборудования для солнечных электростанций. Сегодня в России должно быть выпущено не менее 50% оборудования, а с 2016 года — не менее 70%. К 2020 году при поддержке правительства планируется построить солнечных станций на 1,5 ГВт. В связи с этим актуальной задачей сегодня является разработка простой и дешевой технологической установки, которая бы обеспечивала получение прозрачных проводящих покрытий (на основе оксидов металлов с управляемыми свойствами) для солнечных элементов.
Обзор предметной области
Традиционные методы нанесения тонкопленочных покрытий , к которым относят термическое вакуумное осаждение, магнетронное распыление,вакуумно дуговое - испарение, химическое парофазное осаждение имеют ряд существенных недостатков.
Магнетронное распыление и химическое парофазное осаждение осложнены использованием вакуума, требуют дорогостоящего технологического оборудования и не просты для промышленной реализации. При использовании методов термовакуумного и вакуумно - дугового испарения для нанесения пленок , помимо перечисленных недостатков, имеются такие, как наличие в покрытиях микрокапельной металлической фазы и неплотная структура покрытий.
Спрей-пиролиз является наиболее подходящим методом, поскольку обладает следующими преимуществами: простота; низкая стоимость; возможность варьирования свойств прозрачных проводящих покрытий путем изменения режимов их нанесения; большая поверхность зоны покрытия; потенциал для массового производства.
Описание результатов проекта
В ходе работы была разработана технологическая установка для нанесения тонкопленочных покрытий методом спрей - пиролиза. Были получены экспериментальные образцы пленок диоксида олова с примесью сурьмы.В качестве подложек используется натриево-кальциево-силикатное стекло. Были исследованы оптические параметры: получены спектры пропускания, показатели преломления и коэффициенты поглощения образцов. Электрофизические параметры: поверхностное и удельное сопротивление, удельная проводимость, подвижность и концентрация носителей заряда. Также были получены: вольт-амперные характеристики, дифрактограммы, сканы поверхности и толщина пленок.
Впервые была разработана микропроцессорная система управления установкой, для полной автоматизации всех условий получения и передвижной распылитель с помощью шагового двигателя.
В России не производят установок для нанесения покрытий методом спрей - пиролиза, а аналоги за рубежом имеют высокую цену порядка 6 000 000 - 8 000 000 рублей, при этом полная автоматизация условий получения в этих установках не предусмотрена.
Описание применимости
Данные установки могут быть использованы при создании прозрачных проводящих покрытий для солнечных элементов. Это удешевит производство, так как нет необходимости в использовании вакуума и появится возможность регулировать технологические режимы автоматизированно с помощью разработанного программного обеспечения. При этом предлагаемая установка может быть использована и в других направлениях. К примеру для создания электрохромных панелей, энергосберегающих покрытий на стеклах, для нанесения защитных покрытий на объектив фотоаппаратов и фотокамер. Также может использоваться в металлообработке для нанесения защитных покрытий на инструменты, получение просветляющих и отражающих покрытий.
Дальнейшее развитие проекта
Развитие проекта направлено в сторону солнечной энергетики, для этого необходимо исследовать некоторые параметры, виляние их на получаемые солнечные элементы. Также планируется масштабирование установки для нанесения тонкопленочных покрытий на подложки большого размера. После этого развитие проекта будет направлено в еще одном направлении - создании электрохромных панелей.

Информация предоставлена участником конкурса. Организаторы конкурса не несут ответственности за содержание информации о проекте.

← К списку проектов




Список всех проектов финального этапа с датами защиты

 

© Всероссийский конкурс научно-технического творчества молодежи НТТМ