Metodă de conversie a energiei radiației ionizante în energie electrică

G21H1 / 06 - elemente cu o joncțiune iradiată de electroni, formată din diferite materiale semiconductoare

Proprietarii brevetului RU 2568958:

Federația Rusă, în numele căreia acționează Ministerul Industriei și Comerțului al Federației Ruse (Ministerul Industriei și Comerțului al Federației Ruse)

Invenția se referă la o metodă de conversie a energiei radiației ionizante în energie electrică utilizând diamantul semiconductor. Metoda poate fi folosită în domeniul electronicii, al instrumentelor și al ingineriei mecanice pentru crearea de surse de energie autonome cu o durată lungă de viață.

Studiul proceselor și metodelor de conversie a energiei radiației ionizante în energie electrică este relevant din mai multe motive. În primul rând, astfel de studii au o importanță fundamentală pentru studierea proprietăților electronice ale diamantului. În al doilea rând, în Rusia și în lume, este nevoie de surse de energie electrică cu o durată lungă de viață pentru nevoile industriei, în special apărarea; astfel de surse pot fi create pe baza invenției revendicate. În al treilea rând, sursele autonome de energie electrică sunt necesare în scopuri de cercetare, în special în ceea ce privește explorarea spațiului și cercetarea pe mare.

Dezavantajele cunoscute invenții includ scheme complicate cu mai multe etape de fabricare a unei structuri semiconductoare, utilizarea surselor de radiații beta consum redus de energie, utilizarea de carbură de siliciu ca material semiconductor având o rezistență la radiație substanțial mai mică, care definește inferioară durata de viață a materialului semiconductor.

Rezultatul tehnic al invenției este acela de a furniza o metodă de conversie a radiației ionizante în energie electrică, având un circuit de fabricare a unei structuri mai simple semiconductoare, o rezistență ridicată la radiații și o durată de viață mai mare a materialului semiconductor.

Pe suprafețele de diamant în regiunile conductibilitate P- și n-tip într-un vid aplicat contacte metalice indisolubili, din care unul - trei straturi de tip sistem de metalizare grosime titan-platină-aur de încărcare 5-100 nm pickup pozitiv, iar celălalt la potențialul barierei Schottky - platină , aur sau iridiul grosimea de 5-100 nm, în care expunerea la radiații ionizante, creând astfel în interiorul regiunii de diamant a taxelor de spațiu, acestea sunt separate într-un câmp electric negativ colectat la contactul metalic Shaw ttki, și colectate la contactul pozitiv al titan-platină-aur, și trage de energie electrică.

Diamond este diferit de alte materiale semiconductoare rezistență crescută la radiație, ceea ce nu va crea scade în heterostructures timp sub influența radionuclizi care emit electroni cu energie înaltă și să le utilizeze condiții de radiații relativ rigide. Cel mai interesant este energia de prag a electronilor este suficientă pentru apariția defectelor în diamant, - este 165-220 keV și variază în funcție de orientarea cristalografică a suprafeței diamant. Pentru comparație, defectele de siliciu sunt formate chiar și la energia electronilor de câteva zeci de keV. Diamond este caracterizată în mod unic prin mobilitate mare operator de transport, ceea ce reduce foarte mult probabilitatea de recombinare a electronilor și găuri la diamant și sursa de curent conduce la o creștere a eficienței de conversie a energiei. În plus, conductivitatea termică ridicată unic de diamant este în mod semnificativ simplifică sarcina de îndepărtare a căldurii de la orice dispozitive electronice bazate pe ea. Sistemul de titan-platină-aur acționează ca un contact ohmic, alegerea ei se datorează următoarelor cerințe: în primul rând, contactul nu trebuie să conducă la o scădere semnificativă a tensiunii de peste ea pentru a preveni pierderi suplimentare rezistive. În al doilea rând, acest strat ar trebui să aibă o aderență excelentă la diamant și o rezistență ridicată la cicluri termice, ca Se preconizează că acesta va fi utilizat pentru a conecta cristal traductor la corpul sursei de curent. Pentru a forma un contact barieră Schottky cu diferența cheie este maximă funcțiile de lucru de electroni de diamant și metalul de contact - înălțimea barierei definește o diferență de potențial la limitele regiunii de sarcină spațială, aceasta afectează tensiunea generată de elementul de bază. Este platină (metale din grupa platinei) atinge tensiunea maximă.

Deoarece radiația ionizantă este luat radiație alfa 238 Pu, deoarece un gram de pur 238 Pu generează o putere de 0,567 W, care atinge tensiunea necesară, deoarece timpul de înjumătățire 238 Pu asigură o durată lungă de viață a dispozitivelor care utilizează metode de conversie a radiației ionizante în energie electrică.

Invenția este ilustrată printr-un desen care ilustrează soluția tehnică propusă.

Transformarea energiei radiației ionizante în energie electrică utilizând diamantul semiconductor se efectuează după cum urmează. 1 ionizantă sursă de radiații emite radiații ionizante 2. Către radiații ionizante 2 este un diamant semiconductor de tip p de contact sintetic Schottky 3 și 4, contactul ohmic 5, astfel încât radiația ionizantă 2 este în întregime sau parțial incidente pe un contact Schottky 4. Prin intermediul conductoare electrice 6 curentul este eliminat din contactele 4 și 5 și transmis consumatorului 7.

A fost creat un ansamblu de 130 de convertoare de radiație ionizantă, împărțit în 4 sectoare inegale. Fiecare traductoare de sector au fost atașate contact ohmic la substratul de cupru și adezivul conductiv sunt combinate în paralel cu ajutorul unui fir de unire a contactelor Schottky de aur de 40 de microni grosime. Sectoarele au fost combinate în serie în paralel pentru a atinge tensiunea de lucru. Ansamblul a fost montat într-o carcasă din plastic pentru protecție împotriva influențelor externe.

eficiența tehnică și economică a invenției asupra stadiului tehnicii va fi exprimată în creșterea generarea energiei electrice prin utilizarea energiei ridicate surse de alfa-radiații ionizante, precum și creșterea duratei de viață a dispozitivelor care utilizează metoda de conversie a radiației ionizante în energie electrică prin utilizarea de diamante sintetice calitatea unui material semiconductor având o rezistență la radiație mai mare în condiții de radiație ionizantă în comparație carbura de siliciu.

Un exemplu de realizare particulară

Ca urmare, producția este de 25 μW.

Simultan, au fost efectuate teste ale metodei cunoscute. Rezultatele testelor sunt rezumate în tabel.

2. Procesul de conversie a energiei de radiații ionizante în energie electrică, conform revendicării. 1, caracterizat prin aceea că contactele de metal sunt inseparabile de trei straturi de tip sistem metalizare titan-platină-aur și metalul din grupa platinei este aplicat la o grosime de 5-100 nm fiecare.

3. Procesul de conversie a energiei de radiații ionizante în energie electrică, conform revendicării. 1, caracterizat prin aceea că de contact Schottky găurile formă de metal de diferite forme și dimensiuni pentru o mai bună trecere a radiației ionizante.

Invenția se referă la dispozitivele fotovoltaice, în particular materiale compozite peliculă subțire adecvate pentru fabricarea de înaltă performanță energiei solare flexibile, și se referă la straturi nanocristaline pe bază de dioxid de titan, cu o recoacere la temperatură joasă pentru utilizare în sensibilizate colorantă celulele solare și metodele de preparare a acestora. Aceste materiale conțin un substrat transparent cu un strat conductor transparent și care se aplică pe substrat o peliculă cuprinzând un sensibilizat colorant nanoparticule de oxid metalic cristalin, în special dioxid de titan, și un liant polimeric (polilinker) format de produse de policondensare organotitanici compus - alcoolați de titan. Acesta din urmă poate fi o alcoxizi chelatori cu alcoolați substituente organici cu diferite proprietăți structurale în hidroliză și un amestec al acestor alcoxizi în diferite proporții; și / sau produșii de hidroliză parțială a alcoxizilor. De asemenea, sunt furnizate un precursor lichid numitului polilinker și procedeu de obținere a acesteia din urmă, care cuprinde o etapă de hidroliză controlată a alcoxizi de titan. De asemenea este dezvăluită o metodă de aplicare a unui film pe un substrat utilizat pentru producerea respectivului film subțire de material compozit, în care respectivul precursor lichid polilinker aplicat. Invenția permite o hidroliză controlată a alcoxizilor ca intermediari lianți în diferite condiții și pentru a implementa procedeu eficient pentru prepararea de film subțire nanostructurat a materialului de electrod cu fotomultiplicator optim, mecanice și proprietăți adezive. 5 N. 51 și ZP f-ly, 1 il.

Conform invenției este prevăzut un substrat pentru o celulă solară, la un colț al substratului de siliciu având o formă pătrată, în plan orizontal este format dintr-o porțiune teșită sau o adâncitură este formată pe substratul în apropierea unui colț sau unghi. Invenția se face ușor pentru a controla poziția substratului și pentru a determina direcția substratului în etapa de fabricare a celulei solare, și pentru a preveni generarea de eșec datorită direcției substratului. 6 bp. f-ly, 3 bol.

Electrodul colector al celulei solare este realizat prin imprimarea pe ecran a unei pastă conducătoare, iar imprimarea pe ecran este repetată de mai multe ori. Viteza de rulare în timpul celui de-al doilea tipar sau a tipăririi ulterioare este mai mare decât viteza de rulare în timpul primei serigrafii. Al doilea și ulterior imprimarea de ecran este suprapusă pe electrodul colector imprimat pentru prima dată; Astfel, cu cât este mai mare viteza de rulare, cu atât este mai bine să fie separată forma de imprimare de pastă și substrat. Cantitatea de pastă aplicată crește, iar filmul pentru electrodul colector produs devine mai gros, valoarea rezistenței scade, iar eficiența conversiei energiei solare este îmbunătățită. 2 N. și 2 zp. f-ly, 2 bol. 2 tab.

O celulă solară în care se formează un film de pasivare pe un substrat de siliciu cristalin care are cel puțin o joncțiune p-n și electrodul este format prin imprimarea și tratarea termică a pastă conductivă. Celula solară menționată are: un prim electrod cuprinzând un electrod de tragere care trage purtători fotogenerați dintr-un substrat de siliciu format astfel încât să intre în contact cu substratul de siliciu; și un al doilea electrod cuprinzând un electrod colector care colectează mediul de stocare stocat pe electrodul de tragere format astfel încât să intre în contact cu primul electrod. În plus față de punctul de contact dintre primul electrod și al doilea electrod, cel puțin al doilea electrod este doar parțial contactat cu substratul de siliciu sau nu intră deloc în contact. Invenția reduce pierderea de sarcină la limitele electrodului / siliciului, mărește curentul de scurtcircuit și tensiunea deschisă, conferă celulelor solare caracteristici îmbunătățite și reduce costurile. 2 N. și 5 z.p. f-ly, 7 bol.

Invenția se referă la domeniul creării detectorilor de radiație și se referă la un fotodetector de radiație IR cu o diafragmă. Fotodetectorul cuprinde un suport, un element fotosensibil lipit de raster și o diafragmă. Diafragma constă dintr-o parte medie a conului, un capac, o bază de disc și un ecran care îndeplinește funcția de protecție împotriva radiațiilor parazitare. Detaliile diafragmei sunt legate prin sudare și adeziv criostatic. Diafragma este atașată la raster cu un adeziv criostatic. Detaliile diafragmei sunt obținute prin extrudare pe o matriță. Suprafețele exterioare ale pieselor sunt lustruite cu oglindă, se realizează maturarea și subțierea pereților interiori. Suprafețele interioare ale părților componente sunt supuse la neglijarea electrochimică. Partea centrală conică și capacul sunt sudate împreună, iar ecranul este lipit de suprafața laterală a părții conice. Rezultatul tehnic constă în reducerea influenței radiațiilor parazite, reducerea masei termice și creșterea ratei de răcire. 2 N. și 4 z.p. f-ly, 8 bol.

Acordați asistență financiară
proiectul FindPatent.ru

Articole similare

• O metodă de conversie a energiei reziduale radioactive în energie electrică, o bancă de brevete

• Principiul transformării energiei solare în energie electrică

• Un dispozitiv electronic modular convertește energia undelor de microunde în energie electrică -

Trimiteți-le prietenilor: