Солнечный элемент на основе гетероструктуры смешанный аморфный и нанокристаллический нитрид кремния - кремний p-типа



Солнечный элемент на основе гетероструктуры смешанный аморфный и нанокристаллический нитрид кремния - кремний p-типа
Солнечный элемент на основе гетероструктуры смешанный аморфный и нанокристаллический нитрид кремния - кремний p-типа
Солнечный элемент на основе гетероструктуры смешанный аморфный и нанокристаллический нитрид кремния - кремний p-типа
Солнечный элемент на основе гетероструктуры смешанный аморфный и нанокристаллический нитрид кремния - кремний p-типа
Солнечный элемент на основе гетероструктуры смешанный аморфный и нанокристаллический нитрид кремния - кремний p-типа
Солнечный элемент на основе гетероструктуры смешанный аморфный и нанокристаллический нитрид кремния - кремний p-типа
Солнечный элемент на основе гетероструктуры смешанный аморфный и нанокристаллический нитрид кремния - кремний p-типа
Солнечный элемент на основе гетероструктуры смешанный аморфный и нанокристаллический нитрид кремния - кремний p-типа
Солнечный элемент на основе гетероструктуры смешанный аморфный и нанокристаллический нитрид кремния - кремний p-типа

 


Владельцы патента RU 2568421:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет", (НИУ "БелГУ") (RU)

Изобретение может быть использовано в космических летательных аппаратах и автономных системах, как высокопроизводительное экологически чистое средство получения электрической энергии в различных областях промышленности. Однопереходной солнечный элемент включает р-кремниевую подложку из кремния p-типа Si(100) предварительно обработанную кислотой HF. На верхней стороне подложки расположен слой пленки n-типа толщиной 4-5 нм из аморфного нитрида кремния смешанного с нитридом кремния нанокристаллической структуры, нанесенный методом магнетронного напыления в аргоне из твердотельной мишени Si3N4. Электрические контакты сформированы методом магнетронного напыления. При этом, на верхней стороне элемента контакты выполнены из Ag в виде гребенки. А электрический тыльный контакт, расположенный на обратной стороне подложки Si(100), выполнен из Ag либо Cu. Изобретение обеспечивает эффективность 7.41% без дополнительных просветляющих, защитных или каких либо других слоев и без применения концентраторов солнечного излучения. 9 ил.

 

Изобретение относится к полупроводниковым фотовольтаическим структурам, используемым для преобразования солнечного излучения в электрическую энергию, не только в космических летательных аппаратах и автономных системах, но и как высокопроизводительное экологически чистое средство получения электрической энергии в различных областях промышленности.

В подавляющем большинстве случаев материалом фотовольтаических структур является кремний, например из 98.2% мощности действующих установок 38% - на основе кристаллического кремния, 52% - на основе поликристаллического, 5% - на основе аморфного. Доля тонкопленочных структур возрастает для всех типов материалов и для кремниевых модулей она составила 25% в 2013 г. Доля прочих материалов фотовольтаики существенно меньше (1.8%) среди них структуры на основе кадмия-теллура (1.6%), соединения элементов III-IV групп (In, Ga, As, Sb, P и др.), ячейки на основе полимеров, жидкостные фотовольтаические ячейки и т.д.

Широкое применение во многих отраслях науки и техники находит карбид кремния SiC. Для различных модификаций SiC ширина запрещенной зоны может иметь значение в пределах от 2,4 до 3,34 эВ, что позволяет на его основе создавать полупроводниковые приборы, сохраняющие работоспособность при температурах до 600°С.

Также перспективным материалом для фотовольтаики является кремния нитрид Si3N4 с шириной запрещенной зоны 4,0 эВ и уникальными химическими, механическими, электрическими и оптическими свойствами. Известно три модификации Si3N4: α и β сингония гексагональная, для α - Si3N4: а=0,7765 нм, с=0,5622 нм, пространственная группа P31c; для β - Si3N4: а=0,7606 нм, с=0,2909 нм, пространственная группа P63/m; α - Si3N4 превращается в β выше 1400°С, β - Si3N4 стабилен до ~1600°С. Кубическая модификация γ как правило образуется при высоких давлениях, для γ - Si3N4: а=7.7418 нм, пространственная группа Fd-3m. Кремния нитрид не взаимодействует с азотной, серной и соляной кислотами, слабо реагирует с Н3РО4 и интенсивно с фтористоводородной кислотой. Окисление Si3N4 на воздухе начинается выше 900°С.

Слои Si3N4 используются в фотовольтаических приборах для пассивации поверхности верхних слоев гетероструктур [J.L. Cruz-Campa, et al., Microsystems enabled photovoltaics: 14.9% efficient 14 μm thick crystalline silicon solar cell, Sol. Energy Mater. Sol. Cells (2010), doi:10.1016/j.solmat.2010.09.015.] и в качестве антиотражающих слоев [A. Lennie, H. Abdullah, S. Shaari and K.Sopian, Fabrication of Single Layer SiO2 and Si3N4 as Antireflection Coating on Silicon Solar Cell Using Silvaco Software, American Journal of Applied Sciences 6 (12): 2043-2049, 2009]. При этом Si3N4 и родственные нитриды кремния и твердые растворы на его основе Si3N4±х выполняют роль химической и электрической пассивации поверхности. Электрическая пассивация заключается в уменьшении поверхностной рекомбинации носителей заряда в кремниевых пластинах или пленках. Наличие в нитриде кремния большого количества ловушек приводит к резкому уменьшению на поверхности поглощающего слоя количества одного из двух типов носителей заряда и снижению вероятности их рекомбинации. Кроме того, в качестве антиотражающего слоя Si3N4 способствует увеличению поглощения света [Dirk-Holger Neuhaus and Adolf Münzer, Industrial SiliconWafer Solar Cells, Advances in OptoElectronics, in special issue Volume 2007, Article ID 24521, 15 pages (doi:10.1155/2007/24521)].

Добавление малых количеств водорода, часто применяемых в слоях пассивации в солнечных элементах, существенно не влияет на изменение кристаллической структуры пленки и электронные свойства нитридов кремния [L. E. Hintzsche, C. M. Fang,T. Watts,M. Marsman, G. Jordan, M. W. P. E. Lamers,A. W. Weeber,and G. Kresse, Density functional theory study of the structural and electronic properties of amorphous silicon nitrides: Si3N4−x:H, Physical Review B 86, 235204 (2012)].

Особенно большое влияние эффекты пассивации должны оказывать в тонкопленочных солнечных ячейках ввиду того, что поверхность близка к области объемного заряда p-n перехода где происходит разделение зарядов [J.L. Cruz-Campa, et al., Microsystems enabled photovoltaics: 14.9% efficient 14 μm thick crystalline silicon solar cell, Sol. Energy Mater. Sol. Cells (2010), doi:10.1016/j.solmat.2010.09.015].

В известных сложных солнечных ячейках используются слои p и n проводимости слоев аморфных a-Si3N4 и родственных нитридов кремния SiNx и твердых растворов на основе Si3N4±х, которые наносятся на поверхность поглощающего слоя, например, Si эмиттера, далее следует область подложки или i-слоя в p-i-n солнечных ячейках. На подложку с обратной стороны наносят обратный электрод. Нанесение фронтальных и обратных электродов иногда сопровождается дополнительным легированием. В некоторых случаях пассивирующие слои используют и перед нанесением обратного электрода. Установлено улучшение параметров промышленных фотовольтаических ячеек различной конструкции после нанесения методами плазменно-химического осаждения из паровой фазы (PECVD) пассивирующих слоев гидрогенезированного аморфного нитрида кремния a-SiNх:H и проанализированы механизмы влияния пассивирующих слоев нитридов кремния на эффективность фотовольтаических ячеек [J. Schmidt, J. D. Moschner, J. Henze, S. Dauwe and R. Hezel, RECENT PROGRESS IN THE SURFACE PASSIVATION OF SILICON SOLAR CELLS USING SILICON NITRIDE, 19th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 7-11 June 2004, Paris, France, p.391-396].

Наиболее близким техническим решением является однопереходная солнечная ячейка по патенту US2008241987 (опубликован 2008-10-02), которая представляет собой р-кремниевую подложку, имеющую верхнюю и обратную стороны, на верхней стороне подложки расположен n-слой из кремния, на котором сформирован антиотражающий слой нитрида кремния SiNх с нанесенными на него с использованием техники трафаретной печати верхних электрических контактов в виде сетки из Ag, а на обратной стороне подложки электрический контакт в виде двойного слоя из Al. Недостатками этого технического решения являются сложная структура и соответственно сложный технологический процесс.

Задача изобретения - устранение недостатков прототипа.

Технический результат - создание однопереходной гетероструктуры солнечного элемента с подложкой из монокристаллического кремния p-типа и светопоглощающего двухфазного слоя n-типа, выполненного в виде смешанных аморфной и микрокристаллической структур нитрида кремния, с эффективностью 7.41%.

Заявленный однопереходный солнечный элемент, включающий р-кремниевую подложку, имеющую верхнюю и обратную стороны, слой n-типа на верхней стороне подложки, верхние электрические контакты из Ag и контакты на обратной стороне положки, включает новые признаки:

- подложка толщиной 300 мкм, с удельным сопротивлением 2 Ом/см выполнена из кремния p-типа Si(100), предварительно обработанного кислотой HF;

- светопоглощающий слой n-типа, нанесенный на верхнюю полированную сторону подложки методом магнетронного напыления в аргоне из твердотельной мишени из синтезированного предварительно Si3N4, представляет собой пленку толщиной 4-5 нм из аморфного нитрида кремния смешанного с нитридом кремния нанокристаллической структуры, развитая поверхность которого благодаря наличию нанокристаллической структуры Si3N4 оказывает положительное влияние на поглощение света и выполняющий одновременно функцию пассивации поверхности подложки Si(100);

- верхние электрические контакты, расположенные на светопоглощающем слое n-типа на верхней стороне солнечного элемента, выполнены в виде гребенки из Ag, нанесенной путем магнетронного напыления;

- на обратной стороне солнечного элемента расположен электрический тыльный контакт из Ag либо Cu, сформированный в виде пленки методом магнетронного напыления непосредственно на обратной неполированной поверхности подложки Si(100).

Из уровня техники неизвестны технические решения, в которых солнечный элемент представляет собой однопереходную гетероструктуру с подложкой из монокристаллического кремния p-типа, на верхней стороне которой расположен наноразмерный, наноструктурированный смешанный аморфный и нанокристаллический светопоглощающий слой (α+μс)-Si3N4, выполняющий одновременно функцию пассивации поверхности кремниевой подложки и создания фотовольтаического p-n гетероперехода (α+μс)-Si3N4/Si(100) с эффективностью 7.41%.

Графические материалы.

Фиг.1. Разрез заявленного солнечного элемента, вид сбоку.

Фиг.2. Заявленный солнечный элемент, вид сверху.

Фиг.3. Изображение спектра комбинационного рассеяния светопоглощающего слоя нанопленки Si3N4.

Фиг.4. Изображение дифракции электронов в гетероструктуре (α+μс)Si3N4/Si(100), которые получены при помощи просвечивающего электронного микроскопа JEOL Ltd. JEM 2100:

а) диффузные кольца вокруг диффузного центрального рефлекса от пленки Si3N4 в гетероструктуре (α+μс)-Si3N4/Si(100) свидетельствуют о существенном аморфном характере материала пленки, а наличие слабовыраженных концентрических колец говорит о присутствии второй фазы нанокристаллического или мелкозернистого характера,

b) картина электронной дифракции электронов от монокристаллической подложки Si(100) в этой же гетероструктуре.

Фиг.5. Изображение поперечного среза гетероструктуры (α+μс)-Si3N4/Si(100) в просвечивающем электронном микроскопе JEOL Ltd. JEM 2100:

а) общий вид границы раздела пленок в гетероструктуре (α+μс)-Si3N4/Si(100);

b) морфология поперечного среза пленки Si3N4.

Фиг.6. Изображение морфологии поверхности пленки Si3N4 методом атомно-силовой микроскопии с использованием микроскопа NT-MDT Ntegra Aura:

а) результаты сканирования поверхности пленки;

b) обработанное изображение результатов сканирования поверхности пленки.

Фиг.7. Изображение, иллюстрирующее определение высоты ступени на краю пленки, полученное методом атомно-силовой микроскопии с использованием микроскопа NT-MDT Ntegra Aura.

Фиг.8. Вольт-амперная характеристика структуры (α+μс) Si3N4/Si(100), полученная по стандартной методике AM1.5 на солнечном имитаторе ST-1000 в условиях 1000 Вт/м2 при 25°C.

Фиг. 9. Таблица с результатами обработки представленного на фиг.5 изображения поверхности пленки Si3N4..

В состав предлагаемого однопереходного p-n солнечного элемента (α+μс)-Si3N4/Si(100) входят верхние электроды 1 в виде гребенки из Ag, слой толщиной порядка 4-5 нм пленки 2, состоящей из аморфного нитрида кремния смешанного с нитридом кремния нанокристаллической структуры, подложка 3, выполненная из монокристаллического кремния (Si)(100) p-типа и тыльный контакт на обратной стороне подложки, выполненный из слоя Ag или Cu (Фиг.1 и Фиг. 2). Преимуществом предлагаемой структуры солнечного элемента является минимальное количество слоев, а также наноразмерность и наноструктурированность поглощающего слоя, что обеспечивает эффективное преобразование солнечной энергии в электричество.

Пример способа получения солнечного элемента.

На подложку 3 из монокристаллического кремния марки КДБ 2 ориентации (100), толщиной 300 мкм, с удельным сопротивлением 2 Ом/см p-типа проводимости, предварительно обработанную кислотой HF, наносят методом нереактивного магнетронного высокочастотного распыления из твердотельной мишени Si3N4 слой двухфазной пленки 2 из смешанного аморфного и нанокристаллического нитрида кремния (α+μс) Si3N4. Затем, также методом магнетронного напыления, на слой пленки 2 наносят верхние электроды 1 в виде гребенки из Ag, а на обратную неполированную сторону подложки 3 методом магнетронного напыления наносят тыльный контакт 4 в виде пленки из Ag или Cu. Способ характеризуется простотой, экологичностью, весь цикл изготовления основан на использовании оборудования одного типа, а также исключает повышенные требования к условиям чистоты, например, применения так называемых «чистых комнат», обычно используемых в электронной промышленности.

Примеры результатов исследования полученного солнечного элемента.

Соответствие материала пленки материалу мишени Si3N4 подтверждается спектрами комбинационного рассеяния, полученными от наноразмерных пленок светопоглощающего слоя солнечного элемента. Положение максимума на вставке Фиг.3 в спектре Рамановского рассеяния соответствует Si3N4, а форма спектра с максимумом при длине волны 347 cм-1 характерна для нанокристаллического состояния.

Кроме линий принадлежащих осцилляциям атомов Si при -528 cм-1 и их гармоникам вблизи 950 cм-1, на вставке приведены установленные частоты вибраций 288, 307 и 347 cм-1 которые соответствуют кубической модификации нитрида кремния.

Изображение дифракции электронов в гетероструктуре (α+μс) Si3N4/Si(100) на Фиг.3а подтверждает, что слой пленки 2, нанесенной методом магнетронного напыления в аргоне из твердотельной мишени Si3N4, носит преимущественно аморфный характер, а наличие слабовыраженных концентрических колец говорит о присутствии второй фазы нитрида кремния нанокристаллического или мелкозернистого характера. На фиг. 3b для сравнения приведена картина электронной дифракции от монокристаллической подложки Si(100) в этой же гетероструктуре.

Исследование фольги поперечного среза гетероструктуры (α+μс) Si3N4/Si(100) в просвечивающем электронном микроскопе JEOL Ltd. JEM 2100 выявило наличие мелкой примерно 1 нм текстуры в виде параллельных рядов в пленке Si3N4 направленных перпендикулярно подложке Si(100). Кроме того, на этом поперечном срезе видны структурные элементы порядка десятков нанометров и четкая граница раздела слоев (α+μс)Si3N4 и Si(100) (Фиг. 4).

Морфология поверхности пленки Si3N4 была исследована методом атомно-силовой микроскопии с использованием микроскопа NT-MDT Ntegra Aura и по результатам исследований был проведен анализ размеров объектов поверхности пленки, который согласуется с результатами просвечивающей микроскопии в части наблюдения крупных, порядка десятков нанометров образований, включающих в себя текстуру объектов порядка 1 нм. Результаты атомно-силовой микроскопии приведены на Фиг.5, а результаты обработки изображения поверхности пленки Si3N4представлены. в таблице на фиг.8.

Толщина пленки Si3N4, по результатам измерения высоты края пленки в атомно-силовом микроскопе NT-MDT Ntegra Aura, составила 4-5 нм (Фиг. 6).

Заявленная фотовольтаическая структура - солнечный элемент на основе гетероструктуры смешанный аморфный и нанокристаллический нитрид кремния - кремний p-типа - демонстрирует эффективность 7.41%, что подтверждает вольт- амперная характеристика структуры (α+μс) Si3N4/Si(100), полученная по стандартной методике AM1.5 в условиях 1000 Вт/м2, 25°C на солнечном имитаторе ST-1000 (Фиг 7).

Таким образом, заявленный технический результат без дополнительных просветляющих, защитных или каких либо других слоев и без применения концентраторов солнечного излучения, достигнут.


Однопереходный солнечный элемент, включающий р-кремниевую подложку, имеющую верхнюю и обратную стороны, слой n-типа на верхней стороне подложки и электрические контакты, где электрический контакт на верхней стороне элемента выполнен из Ag, отличающийся тем, что подложка выполнена из кремния p-типа Si(100) и предварительно обработана кислотой HF, слой n-типа, нанесенный на верхнюю сторону подложки методом магнетронного напыления в аргоне из твердотельной мишени Si3N4, представляет собой пленку толщиной 4-5 нм из аморфного нитрида кремния, смешанного с нитридом кремния нанокристаллической структуры, при этом электрические контакты из Ag на верхней стороне элемента, выполненные в виде гребенки, и электрический тыльный контакт в виде пленки из Ag либо Cu, расположенный на обратной стороне подложки Si(100) также сформированы методом магнетронного напыления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к полупроводниковым приборам, чувствительным к свету. Гетероструктура содержит подложку, выполненную из AlN, на которой размещено три сопряженных друг с другом выполненных из In1-xGaxN двухслойных компонентов с p-n-переходами между слоями.

Изобретение может быть использовано для создания устройств, различного назначения, например, датчиков пламени; датчиков электрической искры; оптической локации в УФ-спектре; оптической связи в УФ-диапазоне; дозиметрии УФ-излучения, быстродействующих УФ-фотоприемников для эксимерных лазеров; приборов контроля люминесценции в УФ-спектре; флуоресцентной спектрометрии; приборов ночного видения и т.п.

Изобретение относится к способам изготовления фотовольтаических ячеек и может быть использовано в солнечных батареях. Предложенный способ основан на поэтапном изготовлении сенсибилизирующего слоя на основе нанокомпозитной гибридной структуры, содержащей мезопористый TiO2, полупроводниковые квантовые точки и органический краситель, и заключается в том, что для уменьшения толщины слоя КТ, адсорбированных на поверхность TiO2, вводится технологический этап предварительного удаления избыточного количества молекул солюбилизатора полупроводниковых квантовых точек из раствора и частично с поверхности квантовых точек.

Способ изготовления солнечного элемента содержит этапы формирования pn-перехода в полупроводниковой подложке, формирования пассивирующего слоя на светопринимающей поверхности и/или не принимающей свет поверхности полупроводниковой подложки и формирования электродов отбора мощности на светопринимающей поверхности и не принимающей свет поверхности.

Изобретение относится к области светоизлучающих устройств, в частности к высокоэффективным светоизлучающим диодам на основе нитридов элементов третьей группы Периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева и их твердых растворов (далее - III-нитриды).

Изобретение относится к технике машинного зрения и может быть использовано в высокочувствительных видеокамерах и фотоаппаратах, в частности для регистрации трехмерных изображений.

Изобретение относится к полупроводниковым фоточувствительным приборам, конкретно к полупроводниковым лавинным фотодиодам с внутренним усилием сигнала. .

Изобретение относится к области микроэлектроники, а более конкретно к производству интегральных многоэлементных фотоприемников, например, для видеокамер и цифровой фотографии.

Изобретение относится к области микроэлектроники, а более конкретно к производству интегральных многоэлементных фотоприемников, например, для однокристальных цифровых видеокамер и цифровой фотографии.

Изобретение относится к полупроводниковым фоточувствительным приборам с внутренним усилием сигнала. .

Настоящее изобретение относится к прочной нанобумаге. Описана нанобумага, включающая глину и микрофибриллированную целлюлозу МФЦ, где глина представляет собой силикат со слоистой или пластинчатой структурой, и где нановолокна МФЦ и слоистая глина ориентированы по существу параллельно поверхности бумаги, при этом нанобумага дополнительно включает водорастворимый сшивающий агент, который положительно заряжен, когда находится в водном растворе, и который представляет собой хитозан, а глина включает частицы нанометрового диапазона размеров, причем длина нановолокон МФЦ составляет 5-20 мкм, а поперечный размер нановолокон МФЦ составляет 10-30 нм.

Изобретение относится к нанотехнологии. Углеродное нановолокно с внешним диаметром 50-300 нм содержит внешнюю оболочку из аморфного углерода и сердцевину из более чем 1, но не более чем 20 отдельных одностенных или двустенных углеродных нанотрубок.

Изобретение может быть использовано в медицине при изготовлении контрастных веществ для получения изображений методом магнитного резонанса или флуоресценции, средств для доставки лекарств, меток для клеток.

Настоящее изобретение относится к способу получения алмазосодержащей смазочной композиции путем механического смешения исходного масла с растворенным в нем поверхностно-активным веществом и предварительно обезвоженного вакуумной сушкой детонационного алмазосодержащего углерода в количестве 5-10 мас.% при 80-110°C, при этом в качестве поверхностно-активного вещества используют катионное азотсодержащее поверхностно-активное вещество в количестве 2-10% от массы детонационного алмазосодержащего углерода, а после смешения осуществляют выдержку не менее 60 мин для удаления избытка воздуха с последующей обработкой композиции на виброкавитационном гомогенизаторе при температуре 80-110°C и подачей ее на сепаратор, причем композицию подают на рабочую поверхность ротора виброкавитационного гомогенизатора не более 0,5 г/см2·с при скорости вращения ротора не менее 15 м/с.

Изобретение относится к усовершенствованной балансировочной композиции, в частности к усовершенствованному тиксотропному балансировочному веществу для балансировки вращательной системы, такой как система механической тяги транспортного средства, воздушного или морского судна или механической системы привода машины обработки вещей, а также для уменьшения вибраций во вращательной системе, а также к способу обработки и системе.
Настоящее изобретение относится к модифицированным полиэфирным композициям, содержащим модификаторы полиэфирной смолы на основе наночастиц оксидов. Описана полиэфирная композиция, используемая в качестве связующего, содержащая полиэфирную смолу, содержащую модификатор на основе наночастиц оксидов, выбранных из SiO2, Al2O3, MgO, ZrO2, CeO2, TiO2, ZnO, FeO, Fe2O3, Fe3O4 и SnO, содержащий C2-C16 углеводородный фрагмент, имеющий по меньшей мере одну гидроксильную группу, и связанный посредством указанного C2-C16 углеводородного фрагмента ковалентной связью с указанной полиэфирной смолой; и модификатор полиэфирной смолы на основе наночастиц оксидов, выбранных из SiO2, Al2O3, MgO, ZrO2, CeO2, TiO2, ZnO, FeO, Fe2O3, Fe3O4 и SnO, содержащий непредельные С2-С20 углеводородные группы, выбранные из остатка С2-С20 алкена, С2-С20 алкина или С2-С20 циклоалкена, ковалентно связанные с поверхностью указанных наночастиц через кислород.

Изобретение относится к катализатору для гидроаминирования жидких ацетиленовых углеводородов амином. Данный катализатор содержит наночастицы благородного металла на мезопористом носителе.

Изобретение относится к области фармацевтики и медицины и касается средства для лечения и профилактики нарушений сна, представляющего собой конъюгат глицина, иммобилизованного на частицах детонационного наноалмаза размером 2-10 нм, с содержанием глицина до 21±3% мас.
Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к синтезу карбида циркония, и может быть использовано при изготовлении огнеупорных тиглей, элементов высокотемпературных вакуумных и газонаполненных электропечей, полирующего материала и катализатора для каталитических процессов.

Изобретение относится к способу приготовления мезопористого катализатора для получения высокоиндексных синтетических деценовых базовых масел. Способ заключается в том, что смешивают тетраэтилортосиликат и наногидрат нитрата хрома с последующим добавлением смеси к 0,28 Μ раствору HCl с рН 5,2-5,5.

Изобретение предназначено для использования в химической, химико-металлургической, в авиационной и космической отраслях промышленности. Формируют каркас углерод-углеродного композиционного материала (УУКМ) из низкомодульных углеродных волокон, заполняют его поры дисперсным углеродным наполнителем путем выращивания в них каталитическим методом в газовой фазе наноразмерного углерода в форме частиц, волокон или трубок до его содержания 3,7-10,9% от веса волокнистого каркаса. Затем насыщают матрицей из пироуглерода термоградиентным методом при избыточном давлении метана 0,025-0,03 кгс/см2, температуре в зоне пиролиза 840-920°С и скорости ее передвижения 0,1-0,25 мм/ч. Полученный УУКМ содержит указанные компоненты в следующем количестве, вес.%: углеродные волокна - 38,7-46,1; нанодисперсный наполнитель - 1,7-4,2; пироуглеродная матрица - 49,7-59,6; имеет плотность 1,41-1,55 г/см3. Нанодисперсный углеродный наполнитель содержится как в межволоконных порах каркаса, так и в межфиламентных порах углеродных волокон. Технический результат - повышение прочностных свойств УУКМ без ухудшения других эксплуатационных характеристик. 2 н.п. ф-лы, 2 табл., 12 пр.
Наверх