1. Tên nhiệm vụ KH&CN
Nghiên cứu, chế tạo mẫu tế bào quang điện pin mặt trời thế hệ thứ 3 trên nền vật liệu bán dẫn điện tử mới A3B5.
2. Tính cấp thiết
Viện Vật lý Kỹ thuật A.F. Ioffe thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Nga, St. Petersburg, Liên bang Nga là viện hàng đầu về vật lý tại Liên bang Nga, viện có nhiều bằng độc quyền sáng chế liên quan đến công nghệ chất bán dẫn mới A3B5, đèn LED hồng ngoại trung.
1. Thế hệ thứ nhất: Pin mặt trời silic (PMT) có hiệu suất tối đa pin silic đơn tinh thể là 21-24% trong PTN, và 14-17% trong thực tế.
2. Thế hệ thứ hai: PMT được chế tạo theo công nghệ màng mỏng, PMT thế hệ này mỏng, nhẹ có hiệu suất thấp hơn 14% trong PTN, và 9-11% trong thực tế.
3. Thế hệ thứ ba: PMT được chế tạo từ vật liệu trên nền chất bán dẫn điện tử mới A3B5 nhiều tầng, nhiều lớp bằng công nghệ nano-epitaxy, có thể đạt hiệu suất tối đa trong PTN lên tới 46%, còn trong thực tế là 34-36%.
PMT thế hệ thứ ba đang là hướng nghiên cứu được chú trọng hiện nay ở các nước phát triển, nhằm khắc phục những nhược điểm về hiệu suất, khối lượng và trọng lượng của PMT thuộc thế hệ 1 và 2, phát triển một loại pin năng lượng mặt trời (NLMT) thế hệ 3 có hiệu suất cao hơn đồng thời mỏng và nhẹ hơn. Với công nghệ mới này, các tấm pin mặt trời sẽ có thể dễ dàng được lắp đặt ở nhiều khu vực, hy vọng có thể giải quyết vấn đề năng lượng của thế giới.
– Hỗ trợ chúng ta nhanh chóng làm chủ được công nghệ tiên tiến thế giới trong thời gian ngắn với chi phí thấp nhất, hiệu quả cao nhất;
– Thúc đẩy phát triển công nghiệp ĐMT ở nước ta, thúc đẩy phát triển các ngành kinh tế-kỹ thuật liên quan;
– Đồng thời có đóng góp tốt trong việc bảo vệ môi trường, sử dụng tiết kiệm và hiệu quả cao nguồn tài nguyên nước ta, cải thiện điều kiện sinh hoạt và văn hoá cho các vùng sâu, vùng xa, củng cố an ninh đất nước.
3. Luận cứ năng lực tổ chức thực hiện
Viện Vật lý Kỹ thuật Ioffe là một trong những trung tâm khoa học lớn nhất ở Nga, trong đó cả nghiên cứu cơ bản và ứng dụng trong các lĩnh vực quan trọng nhất của vật lý và công nghệ hiện đại đang được tiến hành rộng rãi.
Đặc biệt, Viện Vật lý Kỹ thuật A.F. Ioffe đã phát triển thành công photodiode hồng ngoại trung loại pin tốc độ cao dựa trên heterojunction khe vùng hẹp bán dẫn A3B5.
So sánh ưu điểm của sản phẩm do Viện Vật lý Kỹ thuật A.F. Ioffe chế tạo với các sản phẩm nước ngoài tương tự. Hiện tại, các công ty Hamamatsu (Nhật Bản) và Epitaxx (Mỹ) có thể sản xuất các photodiode hồng ngoại trung (mid-infrared spectral range). Về khía cạnh phản ứng nhanh, photodiode mới do Viện Vật lý Kỹ thuật A.F. Ioffe chế tạo cao hơn rất nhiều so với sản phẩm của Hamamatsu và Epitaxx.
Viện Công nghệ VinIT đang có quan hệ hợp tác tốt với Viện Vật lý Kỹ thuật A.F. Ioffe, do đó khả năng phối hợp nghiên cứu và tiếp nhận chuyển giao công nghệ trong lĩnh vực công nghệ cao này là rất lớn, xác suất thành công cao.
4. Mục tiêu
Tạo ra vật liệu bán dẫn mới A3B5 bằng công nghệ nano-epitaxy dùng cho công nghiệp điện tử
Đào tạo và xây dựng nguồn nhân lực công nghệ cao về vật liệu bán dẫn mới
5. Những nội dung KH&CN cần giải quyết
– Nghiên cứu cơ bản về tính năng, cấu trúc của vật liệu AlGaN;
– Nghiên cứu phát triển AlGaN trong lò phản ứng phòng thí nghiệm Epiquip;
– Nghiên cứu phát triển AlGaN trong lò phản ứng bán công nghiệp AIX2000HT;
– Nghiên cứu tính chất photodiode hồng ngoại trung loại pin tốc độ cao dựa trên heterojunction khe vùng hẹp bán dẫn A3B5;
– Nghiên cứu cấu trúc photodiode hồng ngoại trung loại pin tốc độ cao dựa trên heterojunction khe vùng hẹp bán dẫn A3B5;
– Nghiên cứu tính chất và phạm vi ứng dụng infrared light emitting diodes photodiodes.
– Triển khai công tác chế tạo photodiode hồng ngoại trung loại pin tốc độ cao dựa trên heterojunction khe vùng hẹp bán dẫn A3B5 tại VN;
– Nghiên cứu chế thử máy phân tích quang xách tay giám sát sinh thái, chẩn đoán y khoa;
– Tiến hành chế thử, thử nghiệm, đo lường và đánh giá thực tế kết quả đạt được;
– Hoàn thiện, củng cố kiến thức và làm chủ công nghệ được chuyển giao;
– Tổng kết và lập hồ sơ công nghệ (quy trình, tiêu chuẩn), viết báo cáo khoa học.
6. Dự kiến sản phẩm tạo ra
Sản phẩm tạo ra bao gồm:
– Triển khai công tác chế tạo photodiode hồng ngoại trung loại pin tốc độ cao dựa trên heterojunction khe vùng hẹp bán dẫn A3B5 tại VN;
– Tiến hành chế thử, thử nghiệm, đo lường và đánh giá thực tế kết quả đạt được;
– Hoàn thiện, củng cố kiến thức và làm chủ công nghệ được chuyển giao;
– Tổng kết và lập hồ sơ công nghệ (quy trình, tiêu chuẩn), viết báo cáo khoa học.,
Tạo mẫu 10 photodiode hồng ngoại trung loại pin tốc độ cao dựa trên heterojunction khe vùng hẹp bán dẫn A3B5 đạt trình độ tiên tiến thế giới.
– Nghiên cứu chế thử máy phân tích quang xách tay giám sát sinh thái, chẩn đoán y khoa;
7. Khả năng ứng dụng
Kết quả hợp tác tạo ra tạo photodiode hồng ngoại trung trên nền A3B5 sẽ là cuộc cách mạng công nghệ trong lĩnh vực photodiode hồng ngoại, có thể áp dụng trong việc chế tạo nhiều thiết bị điện tử, cũng như trong nhiều lĩnh vực đặc chủng, quốc phòng và dân dụng khác.
