Анотація до роботи:

Хамріт М. Підвищення ефективності автономних напівпровідникових систем електропостачання на основі сонячних елементів. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.12 – напівпровідникові перетворювачі електроенергії. Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2005.

Дисертація присвячена створенню автономних напівпровідникових систем електропостачання на основі дешевих і ефективних сонячних елементів, які одержують із відходів електронної промисловості. Удосконалено методику визначення втрат потужності в перетворювальних пристроях, які працюють в різних режимах. Вперше побудовано математичні моделі деяких напівпровідникових перетворювачів постійного та змінного струму, що працюють в автономних системах електропостачання. Одержано нові аналітичні залежності послідовного резонансного перетворювача при постійній провідності ключів, які відображають основні параметри перетворювача. Удосконалено алгоритми керування ключами джерела безперебійного живлення та перетворювальної установки, що працює на мережу змінного струму, з метою забезпечення на виході синусоїдальних струму та напруги як при лінійному, так і при нелінійному навантаженнях. Удосконалено ряд технологічних методів виготовлення високоефективних сонячних елементів, що виготовляються з відходів електронної промисловості.

У дисертацій роботі запропоновані шляхи створення автономних напівпровідникових систем електропостачання на основі дешевих і ефективних сонячних елементів, які одержують з відходів електронної промисловості. Одержані в дисертації результати в сукупності є значним внеском у подальший розвиток ефективних перетворювачів для народного господарства. При цьому одержані наступні основні результати:

1. Встановлено вплив зовнішніх параметрів, які змінюються, та різних енергетичних режимів, на характеристики СБ і одержані енергетичні співвідношення, що дозволило обґрунтувати створення методів і схем регулювання напруги (або її стабілізації) з регулятором екстремальної потужності.

2. Розроблено ефективний, екологічно нешкідливий, технологічний спосіб легування монокристалічного кремнію фосфором методом дифузії від твердотільного джерела багатократного використання , який дозволяє знизити трудовитрати на технологію виготовлення СЕ.

3. Розроблено та реалізовано доступний, ефективний метод термообробки СЕ, суміщений в єдиному технологічному циклі з процесом лудіння струмоз’ємних контактів у рідкому припої олово-свинець, і який зменшує трудовитрати на виготовлення ефективних СЕ.

4. Показано, що відпал кремнієвих СЕ у лудильному припої приводить до поліпшення адгезії струмоз’ємних контактів, що обумовлює зниження послідовного опору переходу метал-напівпровідник, сприяє селективному травленню фронтальної поверхні СЕ. Це приводить до структуризації приповерхневої області елемента, а отже, зменшенню товщини “мертвого” шару, коефіцієнта відбиття світлового випромінювання та коефіцієнта рекомбінації неосновних носіїв заряду в приповерхневій області. Все це приводить до збільшення струму короткого замикання та коефіцієнта заповнення ВАХ s ККД СЕ.

5. Розроблено додаткові технологічні операції для зміни топології струмоз’ємних контактів, текстурування фронтальної поверхні, створення ізотипного бар’єра на тильному боці та двошарове просвітлення СЕ, що дозволяє збільшити ККД сонячних елементів, виготовлених на основі -структур з епітаксіальним шаром більше 35 мкм і КЕФ-4,5 з відходів електронної промисловості відповідно від 8 і 10 % до 13 і 15 %.

6. Удосконалено методику визначення втрат потужності в перетворювачах постійної напруги різних типів. Одержані співвідношення дозволяють враховувати їх при проектуванні перетворювальних пристроїв і тим підвищити якість проектування. Для зменшення втрат потужності запропоновано схеми перетворювачів доповнювати активним демпферувальним пристроєм, який дозволяє зменшити втрати на перемикання на 30-40 %.

7. Розроблено нові математичні моделі та одержані графічні залежності, що визначають регулювальні, енергетичні та фільтрувальні характеристики перетворювачів постійного та змінного струмів, які працюють в автономних системах електропостачання. Моделі дозволяють визначити усталенні значення змінних системи, що виражені через параметри навантаження та фільтра, і відображають стійку робочу точку системи, а також дозволили розробити методику розрахунку силового кола перетворювачів, яка точніше раніше відомих визначає робочі струми та напруги в елементах схеми, підвищуючи вірогідність проектування.

8. Удосконалено алгоритми керування ключами, які забезпечують на виході перетворювачів синусоїдальні струми та напруги при лінійному та нелінійному навантаженнях, забезпечуючи при цьому коефіцієнт потужності близький до одиниці.

9. Запропоновано методику частотного аналізу усталених режимів послідовного резонансного конвертора, яка дозволила одержати зручні аналітичні розрахункові формули при постійній провідності ключів інвертора. Показано, що конвертор дозволяє регулювати вихідну напругу в широкому діапазоні зміни опору навантаження, якщо передавальна функція послідовного резонансного контуру близька до нуля, і у вузькому діапазоні, якщо вона близька до одиниці. При цьому конвертор залишається працездатним на холостому ході та захищеним від короткого замикання на всіх частотах, крім резонансної або близьких до неї частотах.

10. Вірогідність та обґрунтування наукових положень, висновків і рекомендацій підтверджується використанням конкретних методів досліджень, збігом теоретичних результатів з експериментальними даними, результатами моделювання і раніше відомими за літературними джерелами даними.

11. Результати досліджень та рекомендацій дисертаційної роботи використані при розробці напівпровідникових перетворювачів автономних систем електропостачання і в навчальному процесі.

Публікації автора:

1. Али Ф.А., Мухаммад З., Турсунов М.Н., Хамрит М.. Эффективный источник диффузии многократного использования для солнечных элементов. // Гелиотехника. – 1996. – № 4. – С.82 – 84.

Здобувачу належать експериментальні дослідження формування ізотопного бар’єра.

2. Али Ф.А.,.Муминов Р.А., Очилов С.М., Турсунов М.Н, Хамрит М. Автономный солнечный фотоэлектрический комплекс – источник электропитания сельхозобъектов. // Гелиотехника. – 1996.-№ 4. – С.37 – 40.

Здобувачу належить структурна схема автономного фотоелектричного комплексу.

3. Муминов Р.А., Али Ф.А., Захидов Р.А., Очилов С.М.,.Турсунов М.Н, Хамрит М. Исследование возможности увеличения эффективности забракованных структур солнечных элементов технологическими методами. //Гелиотехника. – 1996. – № 5. – C. 34 – 39.

Здобувачу належать дослідження впливу текстурування СЕ на ККД СЕ.

4. Дадамухамедов С., Муминов Р.А., Мухаммад З., Турсунов М.Н., Хамрит М. Исследование влияния термоотжига токосъемных контактов в жидкой фазе на свойства солнечных элементов // Гелиотехника. – 1996. – №6. – C. 73 –76.

Здобувачу належать дослідження впливу термовідпалювання струмоз’ємних контактів

5. Дадамухамедов С., Муминов Р.А., Турсунов М.Н., Хамрит М., Эсенкулов К.А. Повышение эффективности солнечных элементов технологическими методами. // Гелиотехника. – 1997. – № 2. – C. 3 – 7.

Здобувачу належать дослідження сонячних елементів на основі КДБ-10.

6. Дадамухамедов С., Муминов Р.А., Турсунов М.Н., Хамрит М. Система электрического освещения от солнечной батареи. // Гелиотехника. – 1998. – № 5. – C. 81 –83.

Здобувачу належить структурна схема автономного фотоелектричного комплексу.

7. Сенько В.И., Сенько Л.И., Хамрит М. Резонансный последовательный преобразователь постоянного напряжения // Електроніка та зв’язок. – 2002. – №15. – С. 25 – 29.

Здобувачу належать аналітичні вирази коефіцієнта корисної дії послідовного резонансного перетворювача та результати фізичного моделювання.

8. Сенько Є.В., Сенько Л.І., Хамріт М. Перетворювач постійного струму з активним демпфірувальним пристроєм // Вісник Чернігівського державного технологічного університету. Серія: технічні науки. – Чернігів: ЧДТУ. – 2002. – №18. – С. 83 – 88.

Здобувачу належать аналітичні вирази для режиму тривалої роботи перетворювача.

9. Сенько В.И., Сенько Е.В., Сенько Л.И., Хамрит М. Преобразовательная установка, работающая на сеть переменного тока //Технічна електродинаміка. – Київ, 2002. – Темат. випуск. – Ч. 1. – С. 62 – 65.

Здобувачу належить структурна схема системи керування перетворювальної установки та експериментальні результати.

10. . Сенько В.И., Сенько Е.В., Хамрит М., Сенько Л.И., Юрченко Н.Н. Однофазный инвертор напряжения для источников бесперебойного электропитания //Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. – Харків: НТУ “ХПІ”. – 2003. – Вип. 10. Т. 1. – С. 208 – 210.

Здобувачу належить алгоритм керування джерелом безперебійного живлення.

11. Самков А.В., Суржик Т.В., Хамрит М. Электротепловая неустойчивость активных элементов электрических цепей с нелинейной вольт-амперной характеристикой источника // Технічна електродинаміка. – Київ, 2003. – Темат. Випуск. – Ч. 3. – С. 108 – 113.

Здобувачу належить аналітичний вираз для частоти збурень.

12. Макаренко М. П., Сенько В.І., Хамріт М. Напівпровідникові перетворювачі автономних систем електроспоживання // Технічна електродинаміка. – Київ, 2004. – Темат. випуск. – Ч. 2. – С. 20 – 23.

Здобувачу належить напівпровідниковий перетворювач, який використовується разом з сонячною батареєю.

13. Кудря Т.С., Суржик Т.В., Хамріт М. Неоднорідні структури розподілу електричних полів, температур і концентрації домішок у середовищах при розвитку нестійкостей. //Відновлювана енергетика. – Київ: ІВЕ НАН України. – 2005. – №1 – 2005. – С. 26 - 32.

Здобувачу належить аналітичний вираз для визначення розподілу температури в точках струмових каналів.

14. Суржик Т.В., Шевчук В.И., Хамрит М. Особенности температурного состояния тепловых каналов с неоднородными электрическими и тепловыми пара-метрами //Праці Інституту електродинаміки НАН України. – Київ: ІЕД НАН України. – 2003. – №3 (6). – С. 20 –24.

Здобувачу належить аналітичний вираз для визначення розподілу температури в точках струмових каналів.

15. Али Ф.А., Дадамухамедов С., Саидов А.С., Турсунов М.Н., Хамрит М. Кремниевый двухсторонний солнечный элемент, полученный методом жидкофазной эпитаксии. //Труды 1-й национальной конференции “Рост кристаллов” – Ургенч: Узбекистан. – 1997. – С. 22-23.

Здобувачу належить вирощування епітаксіальних шарів методом рідинофазної епітаксії з розчину олова.

16. Саидов А.С., Сапаров Д.В., Турсунов М.Н., Хамрит М. Исследование процесса селективного роста кремниевых эпитаксиальных слоев из жидкой фазы //Труды Междунар. конф. “Актуальные проблемы физики полупроводниковых приборов” – Ташкент: Узбекистан. – 1997. – С. 52-53.

Здобувачу належить вирощування епітаксіальних шарів кремнію, легованих індієм із розчину олова.

17. Кудря Т.С., Суржик Т.В., Хамрит М. Пространственно-неоднородные структуры, формирующиеся при взаимодействии солнечного излучения с нелиней-ными средами //Труды V Междунар. конф. “Нетрадиционная энергетика XXI века”. Николаевка. Украина. – 2004. – С.69 – 70.

Здобувачу належить аналітичний вираз для частоти збурень

18. Хамрит Мостефа. Комбинированная теплоэнергетическая установка с использованием фотоэлементов и отражателей /Каз. НИИ энерг. Им. Ш. Ч. Чокина (КазНИИЭ). – Алматы, 1999. – 3 с. – Рус. – Деп. В КазгосИНТИ 20.09.99, № 8685 – Ка99.

Здобувачу належить створення комбінованої установки з фотоелементом для спільної віробки електричної та теплової енергії.