НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ФИЗИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ И МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ

flag

Лаборатория гелиофизики и альтернативных источников энергии

  • Главные
  • Гелиофизика и альтернативные источники энергии

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЛАБОРАТОРИИ

Заведующий лабораторий:


Тукфатуллин Оскар Фаритович
– доктор философии (Ph.D.) по техническим наукам (01.04.10 – Физика полупроводников)
e-mail: oskar.tukfatullin@gmail.com

Научные направление лаборатории:

  • решение проблем связанных с воздействие факторов окружающей среды (плотность и состав солнечной радиации, температура и относительная влажность окружающего воздуха, загрязнение атмосферы, скорость ветра, атмосферное давление, осадки и др.) на эксплуатационные параметры и характеристики фотоэлектрических систем;
  • разработка автономных энергетических систем на основе фотоэлектрических модулей, фототепло- и фототермопреобразователей, а также изучение их параметров и характеристик;
  • разработка систем измерения, регистрации и обработки данных об энергетических параметрах и характеристиках систем, работающих от солнечной, ветровой, биомассовой, водородной и геотермальной энергии (тепловой насос);
  • разработка и опытное мелкосерийное производство портативных многофункциональных энергетических комплексов;
  • разработка блоков (узлов) силовой электроники, автоматизированного и дистанционного управления для установок на основе альтернативных источников энергии.

Информация об основных научных результатах лаборатории

Изучение состава пыли и грязи, скапливающейся на фотоактивной поверхности фотоэлектрического модуля

      Методами сканирующей электронной микроскопии и рентгеновского энергодисперсионного анализа проведены исследования морфологии и элементный состав пыли и грязи, скапливающейся на поверхности защитного стекла фотоэлектрического модуля расположенного в черте города Ташкента.

a)

b)

Рис. 1. Фотоэлектрический модуль, расположенный на территории НИИ физики полупроводников и микроэлектроники (41,35° С.Ш., 69,25° В.Д.): а) в начале наблюдений (30.07.2019 г.); б) в конце наблюдений (30.09.2019 г.)

      Показано, что размеры частиц неорганической компоненты варьируются от 2 мкм до 75 мкм, а для органической компоненты характерны размеры от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров.

Рис. 2. Распределение продольных размеров частиц пыли неорганического происхождения

      Установлено, что неорганическая пыль состоит из частиц с разной формой, а для органической характерна волокнистая структура с углублениями и микропорами. Исследования элементного состава показали существенные различия между образцами неорганического и органического происхождения.

a)                            b)

Рис. 3. Снимки частиц пыли и грязи неорганического (а) и органического (б) происхождения, скопившейся в течении периода наблюдений

      Анализ элементного состава показал, что высокая весовая доля кислорода, свидетельствует о его участии в соединениях с кремнием, кальцием, углеродом и железом, что может указывать на содержание этих элементов в виде устойчивых оксидов. Показано, что загрязнения органического происхождения содержат кислород, углерод, азот и фосфор, которые могут свидетельствовать о высоком содержании органических соединений в виде растительных волокон и оксидов, последних двух элементов, которые в свою очередь характерны для продуктов жизнедеятельности птиц.

Рис. 4. Элементный состав образцов пыли и грязи неорганического (а) и органического (б) происхождения

      Проведённые исследования по определению морфологических особенностей и количественного анализа состава пыли и грязи, скапливающейся на поверхности защитного стекла фотоэлектрического модуля позволили заключить, что поиск методов предотвращающих пылевые и грязевые скопления на фронтальной поверхности модулей, а также методов очистки от данных загрязнений, следует вести для частиц неорганического происхождения с продольными размерами до 30 мкм и, вместе с тем, необходимо искать способы ухудшения их адгезивных свойств. Другим важным выводом является то, что в случае загрязнений органического происхождения, соединения в виде органических веществ, входящих в состав птичьего помёта, находятся в водорастворимых формах, а это позволяет очищать поверхности фотоэлектрических модулей без применения специальных моющих средств.

Тукфатуллин О.Ф., Муминов Р.А., Рахматуллаев И.А., Гусев А.Л., Турсункулов О.М., Турсунов М.Н., Рахматуллаев М.Р., Джумамуратов К.А. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ПЫЛЕВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МОДУЛЯ // Альтернативная энергетика и экология — 2021. — № 01–03 — СС. 10–20.

Информация об основных публикациях лаборатории

2021 год

1. Тукфатуллин О.Ф., Муминов Р.А., Рахматуллаев И.А., Гусев А.Л., Турсункулов О.М., Турсунов М.Н., Рахматуллаев М.Р., Джумамуратов К.А. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ПЫЛЕВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МОДУЛЯ // Альтернативная энергетика и экология — 2021. — № 01–03 — СС. 10–20.
2. Тукфатуллин О.Ф., Муминов Р.А., Насриддинов С.С., Джумамуратов К.А. КРИТЕРИИ ОТБОРА СИЛОВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА В ПОСТОЯННЫЙ ИНВЕРТОРА НАПРЯЖЕНИЯ АВТОНОМНОЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ // Физика полупроводников и микроэлектроника (Ташкент, Узбекистан). 7 стр. (в печати)
3. Тукфатуллин О.Ф., Муминов Р.А., Рахматуллаев И.А., Джумамуратов К.А., Абдуллаев И.И. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОНТРОЛЛЕРА ЗАРЯДА ПОРТАТИВНОЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ МАЛОМОЩНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ // Гелиотехника. — 2021. — № 5. (в печати)
4. Тукфатуллин О.Ф., Джумамуратов К.А., Абдуллаев И.И., Йулдошев З.Н. ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ ДЛЯ DC-to-DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ИНВЕРТОРА НАПРЯЖЕНИЯ // В кн. «Сборник материалов «I Республиканской научной конференции молодых учёных и студентов-физиков (РНКМУСФ–I)» (14–15 апреля 2021 г., Ташкент, Узбекистан)». 4 стр. (в печати)
5. Тукфатуллин О.Ф., Муминов Р.А., Рахматуллаев И.А., Турсункулов О.М., Джумамуратов К.А. ОСОБЕННОСТИ МОРФОЛОГИИ МИКРОЧАСТИЦ ПЫЛИ, СКАПЛИВАЮЩЕЙСЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МОДУЛЯ // В кн. «Сборник материалов «Международной научно-технической конференции «Тенденции развития альтернативной и возобновляемой энергетики: вызовы и решения» (17–18 мая 2021 г., Ташкент, Узбекистан)». 6 стр. (в печати)
6. Рахматуллаев И.А., Тукфатуллин О.Ф., Муминов Р.А., Турсункулов О.М., Джумамуратов К.А. ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ПЫЛЕВОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ФРОНТАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МОДУЛЯ // В кн. «Сборник материалов «Международной конференции «Новые материалы и гелиотехнологии» (20–21 мая 2021 г., Паркент, Узбекистан)». 5 стр. (в печати)

Информация о разработках лаборатории

Система непрерывного мониторинга температуры TeMon 1.0

   Система мониторинга температуры измеряет температуру веществ в газообразном, жидком и твёрдом состоянии и отображает её значения на жидкокристаллическом экране, а в случае подключения к компьютеру позволяет визуализировать временной ход изменения температуры и накапливать данные в виде файла для последующего анализа полученных данных.
   В системе мониторинга температуры (TeMon 1.0) применяется цифровой датчик температуры, работающий в диапазоне температур от −55 °C до +125 °C. Погрешность измерений в ±0,5 °C обеспечивается в диапазоне от −10 до +85 °C.

Многоканальная система мониторинга температуры TeMon 2.0

   Новая версия системы мониторинга температуры TeMon 2.0, также, как и система версии TeMon 1.0, предназначена для измерения температуры веществ в газообразном, жидком и твёрдом состояниях и отображает её значения на жидкокристаллическом экране. Ключевым отличием последней версии от предыдущей является возможность автоматического сохранения измеряемых значений температуры с фиксацией времени измерений в виде файла на карту памяти формата microSD, что позволяет накапливать данные непрерывно и без участия оператора.

Результаты сравнительных испытаний прибора E-ONE VC300 и TeMon 2.0

Аппаратно-программный комплекс SysTem 1.0

   Аппаратно-программный комплекс SysTem 1.0 является универсальной платформой, предназначенной для проведения сравнительных испытаний различных по конструкции аналоговых термодатчиков. Такая особенность платформы позволяет заменять один модуль-датчик на другой без внесения изменений в аппаратную часть комплекса.
   В первом варианте конструкции комплекса использован температурный датчик TMP36. TMP36 — это низковольтный прецизионный датчик. Его выходное напряжение прямо-пропорционально и линейно меняется в зависимости от температуры, измеряемой в градусах по шкале Цельсия. TMP36 не требует какой-либо внешней калибровки для обеспечения типичной точности ±1 °C при +25 °C (750 мВ) и ±2 °C в диапазоне температур от −40 °C до +125 °C. TMP36 функционально совместим с LM50. Коэффициент пропорциональности TMP36 равен 10 мВ/°C.

Автономная фотоэлектрическая система уличного освещения PVS-100 Light/USB charge