№09-2 Лабораторія нетрадиційних та відновлювальних джерел енергії

Деталі: Перегляди: 6511

Лабораторія нетрадиційних та відновлювальних джерел енергії

Керівник лабораторії,

доктор фіз.-мат. наук, професор

Клюй Микола Іванович

Тел.: +38 044 525 6202

Тел. внутр.: 7-87

Ел. пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Склад відділу

lvb1

с.н.с., кандидат техн. наук

Лозінський Володимир Борисович

Тел.:+38 044 525 6202

Тел. внутр.:5-25

Ел. пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. , Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

с.н.с., кандидат техн. наук

Темченко Володимир Павлович

Тел. внутр.:5-25

Ел. пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. ,

н.с., кандидат фіз.-мат. наук

Лук'янов Анатолій Миколайович

Тел.внутр.:5-25

Ел. пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

м.н.с., кандидат техн. наук

Ганус Валерій Олександрович

Тел. внутр.: 4-58

Ел. пошта: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

м.н.с.

Авксентьєва Любов Вікторівна

Тел. внутр:5 25

м.н.с.

Дикуша Валерій Миколайович

Тел. внутр:5-35

м.н.с.

Бурлака Ігор Миколайович

тел.: 5-64

н.с.

Клюй Андрій Миколайович

тел.: 7-31

провідний інженер

Крикунов Кирило Ігорович

Тел. внутр:5-64

інженер 1-ї категорії

Северинова Ірина Дмитрівна

Тел. внутр:7-87

інженер 1-ї категорії

Сіренко Олексій Олександрович

Тел. внутр.:6-04

аспірант

Касаткін Вячеслав Павлович

тел. внутр.: 7-31

Дослідження

Основні напрямки наукової і науково-технічної діяльності лабораторії:

1. Сонячна енергетика

Розробка технології отримання просвітлюючих та пасивуючих плівок, дослідження та оптимізація їх характеристик;
Розробка та оптимізація технологій виготовлення тонкоплівкових фотоелектроперетворювачів на основі плівок A^IIB^VI та кестеристів;
Відпрацювання технології покращення властивостей і виготовлення сонячних модулів на основі кремнію наземного та космічного призначення;
Розробка та оптимізація опорно-поворотних та слідкуючих фотовольтаїчних систем;
Оптимізація методу гарячого вакуумного ламінування;
Розробка методів безвакуумної інкапсуляції сонячних модулів;
Розробка та виготовлення технологічного обладнання і оснастки для виготовлення сонячних модулів.

2. Енергонакопичуючі прилади

Розробка технологій покращення характеристик складових частин високопотужних суперконденсаторів;
Розробка нових технологій формування електродів на основі вуглецю для акумуляторних батарей;
Вивчення електрохімічних властивостей нанопористих вуглецевих матеріалів та структури подвійного електричного шару на границі розділу вуглецевий матеріал-електроліт;
Гібридні акумуляторно-суперконденсаторні джерела живлення;
Визначення основних характеристик високопотужних суперконденсаторів.

3. Технологія газодетонаційного осадження покриттів

Розробка технології осадження біосумісних покриттів для медичних імплантатів;
Відпрацювання технології осадження зносостійких та високотемпературних покриттів.

Досягнення

Найбільш вагомі наукові і науково-технічні результати:

1. Показано, що осадження АВП на кремнієві наноструктури є перспективним як для більш ефективного використання УФ частини сонячного спектра при використанні наноструктур у складі СЕ, так і для поліпшення деградаційної стійкості самих наноструктур. При використанні Si наноструктур для перевипромінювання світла важливо не тільки збільшення загальної (інтегральної) інтенсивності ФЛ, але і факт зміщення максимуму смуги ФЛ до значень, дуже близьких до максимуму спектральної чутливості кремнієвих СЕ.

2. Розроблено технологію виготовлення сонячних модулів з застосуванням нових матеріалів. Для сонячних модулів, виготовлених на основі тонких кремнієвих монокристалічних фотоперетворювачів з розмірами 156х156 мм та товщиною 150 мкм, розроблено технологію інкапасуляції рідкими прозорими кремнійорганічними двокомпонентними заливочними герметиками. Розроблено та виготовлено технологічну оснастку для виконання цієї технологічної операції. Виготовлено та протестовано макетні зразок силового сонячного модуля та сонячної батареї із застосуванням даної технологічної операції.

3. Вперше показано, що попередні плазмові обробки і осадження алмазоподібних вуглецевих плівок (АВП) покращують стійкість сонячних елементів на основі кремнію та оптичних елементів інфрачервоної оптики на основі кристалів GaAs до дії g- опромінення. При цьому інтегральне пропускання після γ-опромінення з дозою 1,41×10⁷ рад для зразка GaAs без АВП падає в 1,35 рази, тоді як для зразків з АВП тільки в 1,06 (обробка в плазмі Ar⁺) і в 1,1 рази (обробка в плазмі H⁺) відповідно. Це свідчить про значно вищу радіаційну стійкість структур з АВП порівняно з незахищеним кристалом напівізолюючого GaAs. Пропускання структури АВП–GaAs після дії g–опромінення може навіть перевищувати пропускання вихідної (неопроміненої) структури. Даний ефект зумовлений як зміною властивостей кристала GaAs, так і структурною модифікацією АВП під дією g–квантів.

4. Проведено експериментальне дослідження залежності внутрішнього опору суперконденсатора (СК) від товщини вуглецевої енергонакопичуючої складової електрода. Встановлено гарну кореляцію експериментальних даних з результатами теоретичних розрахунків, що підтвердило правильність запропонованої моделі. На основі співставлення результатів теоретичного моделювання і експерименту визначено оптимальні товщини електродів СК. Досліджено можливість використання блоку суперконденсаторів спільно з акумулятором в ролі гібридного джерела живлення для енергозабезпечення системи орієнтації в сонячній електростанції. Запропоновано електронний пристрій захисту блоку СК від розбалансування. Розроблено та апробовано фізико-технічні принципи роботи слідкуючих систем для сонячних модулів з застосуванням суперконденсаторів та п’єзоелектричних двигунів.

5. Встановлено, що властивості біоактивних шарів на основі гідроксиапатиту, сформованих на медичних імплантатах, виготовлених з титану, методом газодетонаційного осадження (ГДО), відповідають всім вимогам до властивостей шарів такого типу, зокрема: структура ГД покриття відповідає структурі вихідного порошку ГАП, в покритті не спостерігається появи нових фаз і суттєвої аморфізації; в ГД шарі не виявлено сторонніх шкідливих домішок, зумовлених технологічним процесом ГДО. Для запобігання відшаровування біоактивного покриття на сітках для краніопластики запропоновано використовувати двошарове покриття з першим буферним шаром на основі ZrO₂ + ГАП або Al₂O₃ та зовнішнім біоактивним шаром на основі ГАП. Крім того, наявність буферного біоінертного шару на металі запобігатиме безпосередньому контакту тканин організму з металом у випадку резорбції верхнього біоактивного шару.

6. Запропоновано новий метод виготовлення структур з покращеними механічними властивостями на основі системи кераміка – біоінертне покриття – біоактивне покриття, отримане методом ГДО. Показано, що завдяки осадженню запропонованої шаруватої структури механічні властивості імпланта (міцність на злам і модуль пружності) можуть бути покращені. Оптимальним з точки зору покращення механічних властивостей (міцність на злам і модуль пружності) імплантата на основі такої шаруватої структури є використання композитного буферного шару, виготовленого з суміші Al₂O₃+ ZrO₂(4% Y₂O₃). Проведені дослідження in vivo та in vitro дозволяють зробити висновок, що біоморфна кераміка на основі SiC з біосумісними покриттями за своїми характеристиками є найбільш споріднена до кісткової тканини. Застосування структур на основі біоморфної карбідокремнієвої кераміки з біоактивними шарами на основі ГАП може дозволити вирішити проблему утворення фіброзної капсули навколо біоінертного імплантата.

7. Експериментально встановлено, що максимальна питома площа поверхні пор, яку можна отримати шляхом додаткової активації пористого вуглецевого матеріалу лугами не перевищує 2600м²/г. Показано, що питома ємність електрохімічної системи пористий вуглецевий електрод/органічний електроліт нелінійно залежить від розміру пор і набуває максимального значення коли пори стають однаково доступні для катіонів та аніонів електроліту.На основі розроблених підходів розроблено та виготовлено макетні зразки суперконденсаторів ємністю 300 Ф і 4000 Ф з покращеними характеристиками.

8. Експериментально встановлено, що плівки нестехіометричного карбіду кремнію можуть успішно застосовуватися для поліпшення пропускання оптичних елементів на основі германію в спектральному діапазоні 2,5 - 10 μm. Просвітлення германію розробленими плівками дозволяє збільшити пропускання до ~ 65% (λ = 4 μm), до ~ 58,6% (λ = 8,5 μm) при односторонньому просвітленні. Двостороння просвітлення збільшує пропускання до ~ 96% (λ = 4 μm) та до ~ 76,9% (λ = 8,5 μm). Оптимізація технології осадження дозволила отримати плівки, що характеризуються оптимальним співвідношенням оптичних і механічних властивостей. Отримані плівки є однорідними за складом і характеризуються високою адгезією до підкладинки. Зміна умов осадження дозволяє отримувати плівки a-Si_xC_1-x:H, що мають високі значення твердості (Н) та модуля Юнга (Е). Високе значення Н/Е свідчить про гарну зносостійкість розроблених плівок.

9. Розроблено технологію осадження нових деградаційно-стійких захисних та просвітлюючих покриттів на основі карбідокремнієвих та карбонітридних плівок для покращення характеристик приладів та оптичних елементів на основі кремнію. Застосування розроблених покриттів дозволило досягти максимального пропускання більш ніж 99% в області фоточутливості кремнієвих сонячних елементів та та в області застосування кремнієвих оптичних елементів в волоконно-оптичних системах (в області телекомунікаційних вікон).

Розробки

Сонячна батарея потужністю 150 Вт в умовах АМ1,5.

Сонячна електростанція.

Медичні імплантати з покриттями на основі біосумісної кераміки.

Обладнання

Установка осадження просвітлюючих та пасивуючих алмазоподібних вуглецевих плівок методом PE-CVD


а) загальний вигляд	б) схема реактора

Установка газодетонаційного нанесення покриттів


а) загальний вигляд	б) блок-схема установки

Вакуумний ламінатор ВЛ-240х380

Установка для прискорення термоциклічних випробувань


а) робоча камера	б) блок управління

Проекти

Проект № 2.4.4.23/2-ДП "Розроблення та впровадження у виробництво високоефективної низькотемпературної плазмової нанотехнології осадження наноструктурованих шарів нітридів алюмінію та бору для захисту поверхні активних елементів для діапазону надвисоких частот".

(виконавці: М.І. Клюй, І.Д. Северінова, С.М. Заяць)

Проект № 31/1.2.5.1/2 "Розроблення елементів технології створення високонадійних суперконденсаторів для живлення автономних інтелектуальних світлодіодних систем освітлення - технології виробництва електродів на основі вуглецевих нанопористих матеріалів для суперконденсаторів з покращеними характеристиками".

(виконавці: М.І. Клюй, В.Ю. Ізотов, С.М. Підмогільний, І. Кольцов, Д.М. Гавриков)

Проект № 107/13-Н "Нова технологія формування нанопористої карбідокремнієвої кераміки з наноструктурованими біоактивними та біоінертними покриттями для медичних імплантатів".

(виконавці: М.І.Клюй, В.П. Темченко, І.Д. Северінова, В.С. Кисельов)

Проект № 66/17-Н «Нова технологія виробництва гібридних медичних імплантатів на основі нано- та мікропористої біоморфної карбідокремнієвої кераміки і наноструктурованих біосумісних покриттів».

(виконавці: М.І.Клюй, В.П. Темченко, В.Б. Лозінський, А.М. Лук"янов, І.Д. Северінова, О.О.Сіренко).

Проект № M/39-2018 «Технологія покращення характеристик сонячних елементів осадження алмазоподібних плівок»

відповідно до наказів Міністерства освіти і науки України від 30.01.2018 р. № 79 «Про визначення основних напрямів використання бюджетних коштів відповідно до міжнародних договорів України на 2018 рік» та від 18.04.2018 р. № 388 «Про фінансування спільних українсько- китайських науково-дослідних проектів у 2018 році».

(виконавці: М.І.Клюй, В.Б. Лозінський, В.П. Темченко, І.Д. Северінова, О.О. Сіренко)

Проект № M/36-2018 «Розробка біполярної технології для створення високопотужного блоку суперконденсаторів»

(виконавці: М.І.Клюй, В.Б. Лозінський, В.П. Темченко, О.П. Слєпкін, М.Г. Душейко)

Проект № 66/18-Н «Нова технологія виробництва гібридних медичних імплантатів на основі нано- та мікропористої біоморфної карбідокремнієвої кераміки і наноструктурованих біосумісних покриттів».

відповідно до цільової комплексної програми фундаментальних досліджень НАН України «Фундаментальні проблеми створення нових наноматеріалів і нанотехнологій» та розпорядження Президії НАН України від 16.02.2018 №100 «Про затвердження переліку наукових проектів цільової комплексної програми фундаментальних досліджень НАН України «Фундаментальні проблеми створення нових наноматеріалів і нанотехнологій» на 2018 рік»

(виконавці: М.І.Клюй, В.П. Темченко, В.Б. Лозінський,І.Д. Северінова, О.О.Сіренко).

Проект № M/138-2019 «Вивчення впливу новітніх біоактивних покриттів на основі фосфатів кальцію на деградацію ортопедичних магнієвих імплантатів»

відповідно до наказів Міністерства освіти і науки України від 18 січня 2019 р. № 47 «Про визначення основних напрямів використання бюджетних коштів відповідно до міжнародних договорів України на 2019 рік» та наказом Міністерства освіти і науки України від 5 серпня 2019 р. № 1072 «Про фінансування спільних українсько-німецьких науково-дослідних проєктів у 2019 р.».

(виконавці: М.І.Клюй, В.Б. Лозінський, В.П. Темченко, А.М. Клюй, І.Д. Северінова, О.О. Сіренко)

Проект № 66/19-Н «Нова технологія виробництва гібридних медичних імплантатів на основі нано- та мікропористої біоморфної карбідокремнієвої кераміки і наноструктурованих біосумісних покриттів».
відповідно до Цільової комплексної програми фундаментальних досліджень НАН України
«Фундаментальні проблеми створення нових наноматеріалів і нанотехнологій» на 2015–2019 рр. та розпорядження Президії НАН України від 19.02.2019 № 107 «Про затвердження переліку наукових проектів цільової комплексної програми фундаментальних досліджень НАН України «Фундаментальні проблеми створення нових наноматеріалів і нанотехнологій» на 2019 рік»

(виконавці: М.І.Клюй, В.П. Темченко, В.Б. Лозінський,І.Д. Северінова, О.О.Сіренко).

Публікації

2019 2018 2017 2016 2015 ‹2014

2019

Nonstoichiometric amorphous silicon carbide films as promising antireflection and protective coatings for germanium in IR spectral range.

A.N. Lukianov, N.I. Klyui, Bo Sha, M.G. Dusheiko, V.B. Lozinskii, A.I. Liptuga, V.P. Kasatkin,Bingbing Liu //Optical Materials 88 (2019) 445-450.
Application of a-SixC1-x:H Films for Improvement of Silicon-Based Devices Properties in UV-VIS-IR Spectral Range

A.M. Lukianov, N.I. Klyui, V.B. Lozinskii, M.G. Dusheiko, L.V. Avksentyeva, V.P. Kasatkin, O.P. Slepkin // Materials of ХVII International Conference PHYSICS AND TECHNOLOGY OF THIN FILMS AND NANOSYSTEMS dedicated to memory Professor Dmytro Freik (ICPTTFN-ХVII), 20-25 May 2019 ext .: thesis. Ivano-Frankivsk, 2019. - P. 97
C-reactive protein detection based on ISFET structure with gate dielectric SiO2-CeO2

Oksana Kutova, Mykhailo Dusheiko, Nickolai I. Klyui, Valeriy A.Skryshevsky// Microelectronic Engineering 215 (2019) 110993.
Chorniy. Gas Detonation Deposition Technology – New Prospectives for Production of Ca-phosphate Biocompatible Coatings onto Medical Implants

Nickolai Klyui, Volodymyr Temchenko, Olexii Sliepkin. Igor Zatovsky,Liana Tsabiy. Volodymyr // 978-1-7281-2830-6/19, Proceedings of the 2019 IEEE 9thInternational Conference onNanomaterials: Applications & Properties(NAP-2019), Odesa, Ukraine, September 15–20, 2019, P.02BA04-1-02BA04-3.
Development of silicon nitride-based nanocomposites with multicolour photoluminescence

Ryabchikov, Y.V., Lukianov, A., Oliinyk, B. et al.// Appl. Phys. A 125, 630 (2019).
Effect of annealing in zinc vapors on charge trapping properties of ZnSe, ZnSe(Te) and ZnSe(Al) scintillation crystals: Revealing the mechanisms by DFT computational studies

Yu.A. Hizhnyi, S.G. Nedilko, V.I. Borysiuk, V.P. Chornii, I.A. Rybalka, S.M. Galkin, I. A. Tupitsyna, N.I. Klyui// Optical Materials 97 (2019) 109402
Effect of discharge power and silicon content on optical andmechanical properties of carbon-rich amorphous silicon carbidefilms obtained by PECVD.

Anatolii N. Lukianov, Nickolai I. Klyui, Bo Sha, Volodymyr B. Lozinskii,Volodymyr P. Temchenko, Liubov V. Avksentyeva, Vasyl S. Staschuk //Journal of Alloys and Compounds 801(2019) 285-294.
Evaluation of the Interface Properties of Recombination Sensors From the Measurement of Capacitance-Voltage Characteristics

A.V. Kozinetz, V. V. Lysenko, S.V. Litvinenko, N.I. Klyui, A.N. Lukianov, V.A. Skryshevsky, B. V. Oliinyk// ELNANO-2019 978-1-7281-2065-2/19/$31.00 ©2019 IEEE, P. 708-711.
Facile Synthesis of Hierarchical Tin Oxide Nanoflowers with Ultra-High Methanol Gas Sensing at Low Working Temperature

Liming Song, Anatolii Lukianov, Denys Butenko, Haibo Li, Junkai Zhang, Ming Feng, Liying Liu, Duo Chen, N. I. Klyui// Nanoscale Research Letters, volume 14, Article number: 84 (2019)
Non-Stoichiometric Amorphous Silicon Carbonitride Films as AntireflectiveandProtectiveCoatingsforIRPhotosensors

A.M. Lukianov, N.I. Klyui,V.B. Lozinskii, S.V. Sapon, L.V. Rashkovetskyi, V.P. Temchenko, M.G. Dusheiko, V.I. Gorbulik // Materialsof ХVIIInternationalConferencePHYSICSANDTECHNOLOGYOFTHINFILMSANDNANOSYSTEMSdedicatedtomemoryProfessorDmytroFreik (ICPTTFN-ХVII), 20-25 May 2019 ext.: thesis. Ivano-Frankivsk, 2019. - P. 14.
Optical Properties of Carbon Films Obtained by Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition

Bo Sha ; Anatolii Lukianov ; Mykola Klyui ; Mykhailo Dusheiko ; Vladislav Kasatkin ; Volodymyr Lozinskii ;Yuriy Yakymenko// 2019 IEEE 39th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO-2019)
Origin of luminescence in ZnMoO4 crystals: Insights from spectroscopic studies and electronic structure calculations

Yu. Hizhnyi, I. Zatovsky, S. Nedilko, R. Boiko, Junzhi Li, Wei Han, N.I. Klyui// Journal of Luminescence 211 (2019) 127–137
Біосумісні покриття на основі фосфатів кальцію і біоскла отримані методом газодетонаційного осадження та їх застосування в клінічній практиці

М.І. Клюй, Л.І. Цабій, О.Є.Бєляєв, В.В. Проценко, В.С. Чорний, В.П. Темченко, В.Б. Лозінський, І.В. Затовський, О.П. Слєпкін// VI наукова конференція “Нанорозмірні системи: будова, властивості, технології» (НАНСИС-2019). Київ, Україна, 4-6 грудня, 2019. тези доп.− Київ, 2019. – У-41.
Спосіб формування біосумісних покриттів

Клюй М. І., Цабій Л.І., Бєляєв О.Є., Слєпкін О.П., Темченко В.П., Лозінський В. Б., Клюй А.М.//Патент України на корисну модель № 141537, МПК (2006.01); заявка 30.10.2019 р.; опубл. 10.04.2020 р., Бюл. № 7 «Промислова власність». – 4 с.

Пошук

Навігаційний перегляд пошуку

Навігація

Склад відділу

Дослідження

Досягнення

Розробки

Обладнання

Проекти

Публікації