ГНПО "Оптика, оптоэлектроника и лазерная техника"

Национальная академия наук Беларуси

Лаборатория фотоэлектроники

О лаборатории

В лаборатории проводятся исследования новых твердотельных и тонкопленочных фотоэлектрических элементов, методов регистрации и преобразования оптического излучения фотоэлектрическими детекторами и преобразователями излучения для систем контроля, управления, навигации, диагностики, а также фотовольтаические элементы для солнечной энергетики и методы их метрологии.

Направления научной деятельности лаборатории:
— разработка конструкций и технологии изготовления фотодетекторов ультрафиолетового, видимого и ближнего инфракрасного диапазонов длин волн для дистанционного управления, датчиков ионизирующего излучения и медицинских датчиков
— разработка солнечных элементов на основе соединений CuInGaSe
— разработка тонкопленочных инфракрасных микроболометров
— разработка тонкопленочных фотодиодов на основе соединений оксида цинка
— разработка тонкопленочных приборов на основе оксида ванадия

Разработки

Разработка методик и создание аппаратной базы для метрологических измерений энергетических параметров фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии и их сертификации.

Организация сертификационного центра для обеспечения потребности научных и учебных заведений РБ во вторичных эталонных и достоверных измерениях энергетических параметров фотоэлектрических преобразователей (солнечных элементов), испытания и сертификации разрабатываемых, приобретаемых, производимых и эксплуатируемых предприятиями и организациями устройств солнечной энергетики для выработки оптимальных маркетинговых и финансовых решений.

Импульсный тестер фотоэлектрических модулей — прототип

Лавинные фотодиоды

Разработана конструкция и технология серии кремниевых ЛФД с диаметром активной области 200 мкм, 500 мкм и 1000 мкм. Характеристики разработанных ЛФД соответствуют характеристикам лучших зарубежных аналогов. Серийное производство серии кремниевых ЛФД освоено на ОАО «ИНТЕГРАЛ».
Лавинные фотодетекторы или фотодиоды (ЛФД) обеспечивают внутреннее усиление регистрируемого сигнала в объёме полупроводника в 50÷1000 раз. Отличительными особенностями приборов данного типа являются компактные размеры, высокая чувствительность даже к малым световым сигналам, хорошая квантовая эффективность, низкая стоимость, а также возможность использования как в качестве дискретного прибора, так и в качестве диодных матриц. Такие системы работают преимущественно в двух спектральных диапазонах: 0.8-0.9 и 1-1.6мкм. В первом диапазоне оптимальным является кремниевый лавинный фотодиод: он превосходит фотоприемники на других материалах по надежности, электрическим характеристикам, обработанности технологии и дешевизне.
Применения: оптоволоконные линии связи, локация и дальнометрия, лазерные радары, пространственную передачу света, детектирование слабых сигналов и биомедицинские приборы. Лавинные фотодиоды широко используются в физике высоких энергий. Часто лавинные фотодетекторы могут быть единственным возможным типом детектором для измерения слабых сигналов в присутствии высоких магнитных полей. Использование данных приборов приводит к снижению размеров аппаратуры и улучшению пороговой чувствительности и позволяет существенно упростить системы регистрации и обработки сигналов.

Разработка твердотельных фотоэлектрических приборов и устройств для систем визуализации, контрольно-измерительной и специальной техники

Наиболее перспективным методом получения информации имеющейся в разных спектральных оптических диапазонах для технического зрения является метод преобразования информации из одной области спектра в другую, например, из ИК области в более коротковолновую. Этот метод дает наибольшую чувствительность при помощи использования матриц микрорезонаторовФабри-Перо, которые можно изготавливать на базе технологий микроэлектроники. Высокая чувствительность микрорезонаторовФабри-Перо является следствием того, что принцип их работы базируется на физическом явлении многолучевой интерференции. Основным термочувствительным элементом термооптического преобразователя является матрица пленочных микрорезонаторов Фабри-Перо, которая работает в режиме пропускания или отражения зондирующего излучения.
Разработаны и изготовлены матрицы микрорезонаторов Фабри-Перо с размерами пикселя 18 × 18 мкм и зазорами между пикселями 2 мкм, емкостью 320 × 240 пикселей и диэлектрическими слоями зеркал из широкоприменяемых диэлектриков с высоким и низким значением коэффициента преломления.

Матрица микрорезонаторов Фабри-Перо –увеличенное изображение (шкала в см )

Внешний вид термочувствительной матрицы микрорезонаторов Фабри-Перо и спектральные характеристики ее коэффициента пропускания при разных температурах

Разработка экспериментальных образцов гибридных солнечных элементов с повышеннымик.п.д. и радиационной стойкостью для солнечных батарей космических аппаратов

Разработана конструкция и изготовлен гибридный СЭ, включающий в себя теплоотводящее основание из кристаллического кремния размером 104 мм х 54 мм х 0,25 мм с тремя интегрированными кремниевыми СЭ, токоведущими контактными шинами и InGaP/Ga(In)As/Ge СЭ собранные в электрогенерирующие линейки. Изготовленный гибридный элемент с оптической системой на импульсном имитаторе со спектром солнечного излучения АМ0 (0,136 Вт/см2 ) обеспечивал удельную электрическую мощность более 350 Вт/м2. За счёт использования ЛК и гибридных СЭ достигнуто снижении массогабаритных показателей фотогенерирующей части до 1,1 кг/м2. Применение оптической концентрирующей системы обеспечивает уменьшение габаритных размеровInGaP/Ga(In)As/Ge СЭ и как следствие снижение стоимости солнечных батарей с концентраторами пропорционально кратности концентрирования солнечного излучения, повышая при этом радиационную стойкость за счёт защиты МП СЭ элементами оптической конструкции с существенным увеличением срока эксплуатации.Разориентация оптической системы ФЭМ от светового потока вдоль и поперёк линейного фокуса линзового концентратора, с сохранением выходной электрической мощности до 85% от максимума, составляет ± 22о.

Вертикальная структура кремниевого СЭ интегрированного в теплоотводящее основание гибридного СЭ

Экспериментальный образец гибридного СЭ размером 54 мм x 104 мм, где: 1 — теплоотводящее основание из кристаллического кремния; 2 – две линейки изкаскадныеInGaP/Ga(In)As/Ge СЭ; 3, 4, 5 – три кремниевых СЭ, 6 – токоведущие контактные шины, 7 — байпасные диоды.

Публикации
  • P. Zaretskaya,V.F. Gremenok, V.B. Zalesski, K. Bente, S. Schorr, S. Zykotynski. Properties of Cu(In,Ga)(S,Se)2 thin films prepared by selenization/sulfurization of metallic alloys // Thin Solid Films. 2007, Vol. 515, No 15, P. 5848-5851.
  • В.Б. Залесский, В.Ю. Рудь, В.Ф. Гременок, Ю.В. Рудь, Т.Р. Леонова, А.В. Кравченко, Е.П. Зарецкая, М.С. Тиванов «Бескадмиевые тонкопленочные гетерофотоэлементы Cu(In,Ga)Se2/In2S3: создание и свойства» // ФТП, 2007, Том. 41, № 8. – С. 992-997.
  • Залесский В.Б., Наумов В.В. Кравченко В.М., Гребенщиков О.А. Компьютерная система автоматического контроля толщины напыляемых тонких пленок // Приборы и системы, г. Москва, 2007 г., № 12, с. 56-59
  • Khodin, Hwang Hak-In, Hong Sung-Min, V. Zalessky, T. Leonova, M. Belov, E. Outkina. Synthesis and characterization of vanadium oxide films by post-oxidation and reactive sputtering // Materials Science and Engineering B, 2007, vol. 141, No.3, 108-114.
  • P. Zaretskaya, V.F. Gremenok, I.A. Ivanov, V.B. Zalesski, M.S. Tivanov, S. Zukotynski, K. Bente. Chracterization of Cu(In1-xGax)(S1-ySey)2 thin films for solar cells // Proceedings of the 22nd European Photovoltaic Solar Conf. (3-7 Sept. 2007, Milan, Italy), pp. 2342-2345.
  • A. Ivanov,V.F. Gremenok, A.V.Vorobei, V.B. Zalesski, K. Bente.. Electrical properties of ZnO/CdS/CuInSe2 solar cells // Abstracts of the E-MRS 2008 Spring Meeting, May 26 — May 30, 2008, Strasbourg, France. L-P2-10.
  • A.Khodin, V. Zalesski, S. Sergyjenja, V. Gremenok, K. Bente, S. Zukotynski. Analysis of CIGS-based thin film solar cells with graded band gap // Abstracts of the E-MRS 2008 Spring Meeting, May 26 — May 30, 2008, Strasbourg, France. L-P2-33.
  • Igor Goncharenko, Alexander Esman, Grigory Zykov Vladimir Kuleshov, Marian Marciniak and Vladimir Pilipovich Spectral division of the optical fiber passband using narrowband controllable filter on the base of semiconductor waveguide microresonator // Journal of Telecommunications and Information technologies. –2008. ‑ № 4. – Р. 67-72.
  • K. Esman, V.K. Kuleshov and Zykov. Analysis of the speed of response of a digital multichannel microresonator thermometer // Measurement Technigues – 2009. ‑ Vol. 52. ‑№ 3. P. 307 ‑311.
  • Goncharova, V. Gremenok, V. Kravchenko, T. Leonova, E. Zaretskaya and K. Bente. Thin-film layers and periodical multilayer nanostructures with controllable properties // Physicа Status Solidi (c), 2009, Vol. 6, № 5, p. 1174-1177.
  • Gremenok, V. Zalesski, A. Khodin, O.Ermakov, V. Emelyanov, V. Syakersky, R. Chyhir. Analysis of CIGS-based thin film solar cells with graded band gap // Physicа Status Solidi (c), 2009, Vol. 6, № 5, p. 1237-1240.
  • Yu. Rud, Yu.V. Rud, V.F. Gremenok, V.B. Zalesski. Cd-free Cu(InGa)Se2/In2S3 Thin Film Heterostructures // Physicа Status Solidi (c), 2009, Vol. 6, № 5, p. 1269-1272.
  • Ellen Zaretskaya, Valery Gremenok, Valery Zalesski, Susan Schorr, Vasil Rud, Yury Rud. Preparation and properties of In/p-Cu(In1-xGax)(S1-ySey)2 surface-barrier structures // Physicа Status Solidi (c), 2009, Vol. 6, № 5, p. 1278-1281.
  • A.K. Esman, V.K. Kuleshov, G.L. Zykov. Microcavity array IR photodetector // Quantum Electronics. – 2009. ‑ Vol. 39, № – P. 1165-1168.
  • P. Zaretskaya, V.F. Gremenok, V.A. Ivanov, V.B. Zalesski, B.I. Kovalevski, P.I. Romanov. Physical properties of polycrystalline SnS thin films for solar cells // Proceedings of the 24th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Hamburg, Germany, 21-25 September 2009. – P. 262-265.
  • А. В. Мудрый, В. Ф. Гременок А. В. Короткий, В. Б. Залесский, М. В. Якушев, Ф. Луккерт, Р. Мартин. Структурные и оптические свойства тонких пленок полупроводниковых соединений Cu(In,Ga)Se2 // Журнал прикладной спектроскопии. 2010, Том 77, № 3, — С. 400-406.
  • P. Zaretskaya*, V.F. Gremenok, I.A. Ivanov, V.B. Zalesski, N.N. Mursakulov, N.N. Abdulzade, Ch.E. Sabzaliyeva. Experimental study of Cu(In1‑xGax)(S1-ySey)2 thin film for solar cell applications // J. Fizika. 2010, Vol. XVI, № 2, — P. 403-407.
  • V. Mudryi, A.V. Korotki,V.F. Gremenok, E.P.Zaretskaya, V.B. Zalesski, N.N. Mursakulov, N.N.Abdulzade, Ch.E.Sabzaliyeva. Growth and optical properties of Cu(In,Ga)Se2 thin films on flexible metallic foils // J. Fizika. 2010, Vol. XVI, № 2, — P. 408-413.
  • P P Gladyshev, S V Filin, A I Puzynin, I A Tanachev, A V Rybakova V V Tuzova, S A Kozlovskiy, V F Gremenok, A V Mudryi, E P Zaretskaya, V B Zalesskiy,V M Kravchenko, U Leonova, A A Khodin, V A Pilipovich, A M Polikanin, G S Khrypunov, E P Chernyh, N A Kovtun, E K Belonogov, V M Ievlev, M B Dergacheva, V N Stacuk, L A Fogel. Thin film solar cells based on CdTe and Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) compounds // Journal of Physics:Conference Series. 2011, Vol. 291, 012049, – P. 1-8.
  • В.А. Пилипович, В.Б. Залесский, А.И. Конойко, Н.А. Малевич, А.М. Поликанин, Р.Г. Седнев. Двухканальный виброустойчивый интерферометр с совмещенными каналами зондирования / Проблемы физики, математики и техники, № 4 (13). — 2012. — С. 30-34.
  • A.M. Saad, V.V. Malyutina-Bronskaya, V. Zalesski. Revealing two components of oxidant flux for thermal oxidation of silicon contrary to several models // J. Mater Sci.- Vol. 52.-No.1.- 2017 (online 01.09.2016).
Контакты

Руководитель лаборатории
МАЛЮТИНА-БРОНСКАЯ Виктория Владимировна
тел. +375-17-3563229
malyutina@oelt.basnet.by