"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF7608
ETF7608 " CdTe kile rekristallisatsioon tahkes faasis ja legeerivate elementide mõju kile omadustele (1.01.2008−31.12.2011)", Valdek Mikli, Tallinna Tehnikaülikool, Keemia ja materjalitehnoloogia teaduskond.
ETF7608
CdTe kile rekristallisatsioon tahkes faasis ja legeerivate elementide mõju kile omadustele
Solid phase recrystallization of CdTe thin film and influence of dopant elements to the layer's properties
1.01.2008
31.12.2011
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ValdkondAlamvaldkondCERCS erialaFrascati Manual’i erialaProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.12. Protsessitehnoloogia ja materjaliteadusT151 Optilised materjalid 2.3. Teised tehnika- ja inseneriteadused (keemiatehnika, lennundustehnika, mehaanika, metallurgia, materjaliteadus ning teised seotud erialad: puidutehnoloogia, geodeesia, tööstuskeemia, toiduainete tehnoloogia, süsteemianalüüs, metallurgia, mäendus, tekstiilitehnoloogia ja teised seotud teadused).100,0
PerioodSumma
01.01.2008−31.12.2008156 600,00 EEK (10 008,56 EUR)
01.01.2009−31.12.2009150 336,00 EEK (9 608,22 EUR)
01.01.2010−31.12.2010136 656,00 EEK (8 733,91 EUR)
01.01.2011−31.12.20118 733,60 EUR
37 084,29 EUR
40903,46

Õhukeste kilede kasutamine on muutunud tänapäeva teaduse lahutamatuks ja eelisarendatavaks osaks, võimaldades väikese materjalikuluga saada parandatud omadustega detaile, mikromehanisme, mõõteriistu, jne. Tänapäeval on õhukestest kiledest valmistatud päikeseelementide üheks peamiseks puuduseks elementides kasutatava päikeseenergia absorberkihi struktuuri ebatäiuslikkus. Sellega kaasneb lõpptootena valmistatud päikeseelemendi madal efektiivsus ja kasutegur. Vastavalt erialakonverentsidel nähtule võib väita, et sõltumata kasutatavast absorberkihi materjalist (CdTe, CuInSe2, CuInS2, ...), koosneb tänapäeval õhukeste kilede baasil valmistatud effektiivseimate päikesepatareide absorberkihi struktuur suureteralistest (2-5 µm), tihedalt asetsevatest kristallidest. Selle saavutamiseks kasutatakse keemilist töötlust, termotöötlust ja rekristallisatsiooni vedelast faasist. Teadusgrandi taotlejal puuduvad andmed, et keegi kasutaks kõrgtemperatuurset rekristallisatsiooni tahkes faasis ja kõrgel mehhaanilisel rõhul. Grandi taotlejal on pikaajalised kogemused tahkefaasilise rekristallisatsiooni uurimisel. Taotletatava uurimuse eesmärkideks on: 2-5 µm suuruste kristallidega (erineva paksusega kiled), ühtlase jaotusega CdTe kilede saamine Mo-klaas (ITO-klaas) alusele; vastava kile saamine võimalikult suurele pinnale (2-5 cm2); saadud kilede omaduste uurimine; CdTe absorberkihi muutmine p-tüüpi juhtivaks kileks. Selleks on plaanis uurida lisandite viimist kile struktuuri nii enne kui ka pärast rekristallissatsiooniprotsessi läbiviimist. CdTe/CdS tüüpi päikeseelemendi valmistamine. Antud ülesannete täitmiseks on plaanis läbi viia mitmeid alus- ja rakendusuuringuid ning oluliselt täiustada olemasolevat katseseadet nanotehnoloogia võimalustega. Tuginedes varasematele uuringutele on näidanud, et terade kasv rekristallisatsioonil (samadel tingimustel) ei ole lineaarne algpulbri suurusest ning alates mingist suurusest hakkab terade kasv jälle pidurduma. Seega on nii tunnetuslikust kui ka praktilisest seisukohast oluline välja selgitada optimaalne algpulbri terade suurus. Kasutatav pulbrite klaasile katmise tehnoloogia võimaldab valmistada nii õhukesi (1 µm ja õhemaid), päikesepatareidele mõeldud kui ka oluliselt paksemaid (100 µm ja rohkem), mida saab rakendada laseroptika ja kiirgusdetektorite materjalina. Teaduslikust ja rakenduslikust seisukohast on plaanis vaadelda ka superplastsuse ilmemist ning omadusi antud kiledes.
The motivation to study optoelectronic thin films accrues from contemporary trends in world economics. Today, one of the main disadvantages of thin film solar cells is the imperfection in the structure of absorber layer. They cause low efficiency and reliability of produced elements. To improve the quality of produced cells various chemical treatment methods for films and their surfaces are developed in the different scientific institutes over the world. According to the results presented in the solar energy conferences the best opto-electrical results were obtained, using thick and large grained (2-5 µm) absorber layers (CdTe, CuInSe2, CuInS2, ...). According to the literature and conference presentations the high temperature and high mechanical pressure solid phase recrystallization of optoelectronic thin films is not studied up to present. Applicant of the current project has long-time experiences in the field of solid phase recrystallization. The basic goals of the project are: to obtain a homogeneous CdTe (with different thicknesses) layer with 2-5 µm crystal grain size on the top of Mo-glass (ITO-glass) substrate; to prepare above described CdTe layer on large surface area (2-5 cm2); investigation of the achieved layer properties; to achieve the p-type conductivity of that CdTe layer. It is planned to alloy the CdTe layer before and after recrystallization process; preparation of the CdTe/CdS type of PV cell To complete the project objectives several basic and application investigations are planned. The existing experimental device for hot-pressing will be significantly improved, by the help of possibilities of nano-technology. According to the earlier results of applicant the recrystallized material grain size growth is not linear at the initial powders crystallite size increase (the other conditions are the same). Thereby it is important to find out the optimal CdTe powder grain size as well as for theoretical and practical applications. The coating technology for CdTe layer deposition onto glass enables to deposit CdTe layers with different thicknesses- 1 µm and less for PV applications, thick layers (100 µm and more) for laseroptics and irradiation detectors. As the preconditions for appearance of the superplasticity effect exists, is also planned to study the appearance of superplasticity and properties in the recrystallized films.

Vastutav täitja (1)

IsikKraadTöökoht ja ametCVOsalemise periood
FirstName_963792 LastName_963792doktorikraadVanemteadurEST / ENG01.01.2008−31.12.2010

Põhitäitjad (6)

IsikKraadTöökoht ja ametCVOsalemise periood
FirstName_963792 LastName_963792doktorikraadEST / ENG01.01.2008−31.12.2011
FirstName_963792 LastName_963792doktorikraadErakorraline vanemteadurEST / ENG01.01.2008−31.12.2011
FirstName_963792 LastName_963792magistrikraad (teaduskraad)TeadurEST / ENG01.01.2008−31.12.2011
FirstName_963792 LastName_963792magistrikraad (teaduskraad)TeadurEST / ENG01.01.2008−31.12.2008
FirstName_963792 LastName_963792magistrikraadBiomeditsiinitehnika insenerEST / ENG01.01.2009−31.12.2011
FirstName_963792 LastName_963792EST / ENG10.11.2010−31.12.2011
Publikatsioonid
Publikatsioonid
Stoyanova-Ivanova, A.; Staneva, A; Shoumarova, J.; Blagoev, B.; Zaleski, A.; Mikli, V.; Dimitriev, Y. (2011). Microstructure and superconductivity of bulk BPSCCO/LPMO composite. Philosophical Magazine Letters, 91 (3), 190−199.10.1080/09500839.2010.543432.
Valdna, V.; Grossberg, M.; Hiie, J.; Kallavus, U.; Mikli, V.; Raadik, T.; Traksmaa, R.; Viljus, M. (2011). ZnCdSeTe Semiconductor Compounds: Preparation and Properties. Symposium U – Nuclear Radiation Detection Materials , 11: MRS 2011 Spring Meeting, San Francisco, CA, April 25-29, 2011. Ed. Michael Fiederle. Cambridge University Press, u07−15. (MRS Proceedings; 1341).10.1557/opl.2011.1110.
Potlog, T.; Spalatu, N.; Maticiuc, N.; Hiie, J.; Valdna, V.; Mikli, V.; Mere, A. (2012). Structural reproducibility of CdTe thin films deposited on different substratesby close space sublimation method. Physica Status Solidi A - Applications and Materials Science, 209 (2), 272−276.10.1002/pssa.201127123.
Staneva, A.; Stoyanova-Ivanova, A.; Terezieva, S.; Shoumarova, J.; Grigorov, K.; Zaleski, A.; Mikli, V.; Angelov, C.; Dimitriev, Y. (2009). BSCCO ceramics doped with ferromagnetic manganite phases. Journal of Optoelectronics and Advanced Materials, 11 (10), 1541−1544.
Mikli, V.; Hiie, J.; Valdna, V.; Viljus, M.; Traksmaaa, R.; Kallavus, U. (2009). Formation of structure of the CdTe film, recrystallized on Mo/glass substrate under high temperature and mechanical pressure. Thin Solid Films, 517 (7), 2252−2255.10.1016/j.tsf.2008.10.102.
Angelov, Ch.; Mikli, V.; Traksmaa, R. (2009). Structural investigations of ion beam synthesized β-FeSi2. Journal of Optoelectronics and Advanced Materials, 11 (10), 1490−1493.
Hiie, J.; Quinci, F.; Lughi, V.; Sergo, V.; Valdna, V.; Mikli, V.; Kärber, E.; Raadik, T. (2009). Chlorine Doping of Cadmium Sulfide on the Example of CBD CdS. Thin-Film Compound Semiconductor Photovoltaics — 2009: 2009 MRS Spring Meeting, San Francisco USA,13-17.04.2009. Ed. A. Yamada, C. Heske, M. Contreras, M. Igalson, S.J.C. Irvine. Warrendale, PA, USA: Materials Research Society, 1165-M08-17 . (MRS Proceedings; 1165).10.1557/PROC-1165-M08-17.
Valdna, V.; Grossberg, M.; Hiie, J.; Kallavus, U.; Mikli, V.; Traksmaa, R.; Viljus, M. (2009). Preparation and Properties of CdTe Films on Mo/Glass Substrates. Thin-Film Compound Semiconductor Photovoltaics — 2009: 2009 MRS Spring Meeting, San Francisco USA,13-17.04.2009. Ed. A. Yamada, C. Heske, M. Contreras, M. Igalson, S.J.C. Irvine. Warrendale, PA: Materials Research Society, 1165-M08-24 . (MRS Proceedings; 1165).10.1557/PROC-1165-M08-24.
Juhendamised
Juhendamised
Andres Kaalep, magistrikraad, 2009, (juh) Valdek Mikli, Automaatse temperatuurikontrolli süsteemi ehitamine CdTe rekristallisatsiooni uurimiseks, Tallinna Tehnikaülikool, Matemaatika-loodusteaduskond, Füüsikainstituut.