Titlul proiectului: Dispozitive fotonice in conditii extreme de operare
Acronim: PHOENIX
Durata proiectului: ianuarie 2017 - iunie 2018
Contract: 24PED/ 2017
Bugetul proiectului: 597.613
RON
Autoritatea contractanta: Projectul este finantat de Unitatea Executiva pentru Finantarea Invatamantului Superior, a Cercetarii, Dezvoltarii si Inovarii (UEFISCDI).
Contractor : Institutul National pentru Fizica Laserilor, Plasmei si Radiatiei
Director de proiect: Dr. Dan Sporea
Rezumatul si obiectivele proiectului:
Scopul proiectului PHOENIX este de a dezvolta si testa mai multe modele demonstrative (montaje experimentale de laborator) si de a elabora proceduri adecvate pentru a furniza servicii in vederea evaluarii efectelor radiatiilor ionizante asupra: (i) celulelor solare organice (organic photovoltaics - OPV ) si a (ii) fotomultiplicatoarelor de siliciu (SiPM), pentru a evalua fiabilitatea lor in scopul utilizarii în misiuni spatiale. Montajele de laborator dezvoltate vor fi folosite pentru testarile off-line ale OPV si SiPM, aceste dispozitive fiind expuse în sesiuni separate la: (i) radiatia gamma, (ii) fascicul de electroni, (iii) particule alfa si (iv) protoni. Caracteristicile optice, electrice si optoelectronice vor fi masurate prin teste pre si post iradiere, pentru diferite conditii de iradiere. Coordonatorul proiectului va coopera cu parteneri din Olanda si Germania, care sunt producatori de astfel de componente. În acest fel, proiectul va contribui, prin rezultatele sale, la participarea României la actiunile COST: (i) MP1307, Stable Next-Generation Photovoltaics: Unraveling degradation mechanisms of Organic Solar Cells by complementary characterization techniques – StableNextSol si (ii) TD1401, Fast Advanced Scintillator Timing – FAST care reunesc comunitatile stiintifice interesate de subiectul prezentului proiect. Metodele inovative de spectroscopie optica si THz vor fi utilizate pentru evaluarea modificarilor induse de radiatii în dispozitivele investigate.
Parteneri:
- “Horia Hulubei” National Institute of Physics and Nuclear Engineering, Magurele, Romania
- Institute of Physics , ASCR, v.v.i., Prague, Czech Republic
- VTT Technical Research Centre of Finland, Oulu, Finland
- KETEK GmbH, Munich, Germany
- TNO , HOLST Center, Eindhoven , Netherlands
- Instituto de Telecomunicacoes, Instituto Superior Tecnico, Lisbon, Portugal
- Institute of Physics, Universität der Bundeswehr München, Neubiberg, Germany
- Institute of Experimental Physics, Universität Hamburg, Hamburg, Germany
- Optical Reseach Center (ORC), Tampere University of Technology (Finland)
- Suzhou Institute of Nano-Tech and Nano-Bionics (China)
- Hong Kong Baptist University (Hong Kong)
- Fluxim AG (Switzerland)
- Bar Ilan University (Israel)
Etapa I de implementare si rezultate (2017)
În prima etapa au fost desfasurate urmatoarele activitati :
- Au fost achizitionate echipamente pentru caracterizarea celulelor solare si a SIPM;
- Au fost elaborate montaje de laborator pentru caracterizarea complexa a componentelor mentionate anterior;
- S-a efectuat caracterizarea (masuratori electrice, optice si THz) a componentelor investigate, înainte de sesiunile de iradiere si dupa fiecare etapa de iradiere intermediara;
- Celulele solare organice si SiPM-urile au fost iradiate, pentru diferite fluente sau doze totale;
- Materialele care compun celule solare organice au fost caracterizate si iradiate separat.
NB:
Unele masuratori au fost efectuate în colaborare cu parteneri externi.
Montaje de laborator si rezultate
a ........................................................ ...................................... b
Fig.1. Montaj de laborator pentru evaluarea SiPMs: a – componente pentru controlul intensitatii si a lungimii de unda a semnalului optic de excitare; b – montaj pentru masurarea curentului de intuneric.
Fig. 2. Semnalul la iesirea SiPM pentru un nivel de iluminare echivalent cu 1 p.e. .......... .. .... .. . . .... .. .. . Fig.3. Atenuarea optica pentru anumite materiale utilizate la ........................................................................................................................................................................ producerea celulelor solare organice.
Fig.4. Caracterizarea prin imagistica de THz a materialelor optice folosite la producerea.celulelor organice solare.
Fig.5. Resultatele investigarii celulelor solare organice prin imagistica de THz.
Alte montaje de laborator si rezultate 
Etapa II de implementare si rezultate (2018)
În cea de a doua etapa au fost desfasurate urmatoarele activitati :
- Au fost efectuate teste suplimentare referitoare la iradierea SiPMs;
- Cooperarea internationala a fost extinsa prin testarea unor celule solare in colaborare cu grupuri din China, Hong Kong, Elvetia;
- La Bucuresti a fost organizata intalnirea anuala a proiectului COST Action TD1401, dr. Sporea fiind co-chair al evenimetului si dr. Stancalie co-chair la una din sectiuni.
- A fost elaborata o procedura pentru evaluarea efectelor radiatiilor ionizante asupra SiPMs.
- A fost elaborata o procedura pentru evaluarea efectelor radiatiilor ionizante asupra celulelor solare organice.
- Au fost continuate testele realizate asupra celulelor solare organice, a SiPMs si a materialelor specifice, supuse radiatiilor ionizante.
- Lucrarea noastra "Proton irradiation induced changes in glass and polyethylene terephthalate substrates for photovoltaic solar cells" este mentionata pe pagina de Internet a producatorului de echipamente de THzt: http://terahertzspectroscopyandimaging.blogspot.com/
Cooperari internationale
- Dr. Andrei Stancalie a primit sustinere finaciara de la COST Action TD1401 pentru un stagiu de lucru in cercetare (STSM) la KETEK GmbH, unde a efectuat testari ale unor SiPMs irradiate cu radiatie gamma si fascicul de electroni .
- Dr. Andrei Stancalie a primit sustinere finaciara de la COST Action TD1401 pentru un stagiu de lucru in cercetare (STSM) la Institutul de Fizica Experimentala, Universität Hamburg, Germania, unde a efectuat testari ale unor SiPMs irradiate cu protoni si particule alfa.
- Dr. Laura Mihai a primit suport financiar de la COST Action MP1307 pentru a prezenta rezultatele proiectului la "Ziua Industriala - Electronica tiparita si celule solare", care a avut loc la Lisabona, 6-7 aprilie 2017.
- Dr. Andrei Stancalie a primit sustinere finaciara de la COST Action TD1401 pentru participarea la SCINT Summer School - Scintillating Materials and their Applications, la Chamonix, 14-17 septembrie 2017.
- Dr. D. Sporea a prezentat o lucrare invitata la 2018 International Workshop on Photonic Fibres and Applications organizat de Shanghai University, 5-7 mai, 2018.
- Dr. D. Sporea a fost chair la sesiunea "Optical fiber properties and radiation-induced effects" din cadrul 2018 International Workshop on Photonic Fibres and Applications organizat de Shanghai University, 5-7 mai, 2018.
Publicatii
- Poudel, I. Dimitrieva, R. Gumenyuk, L. Mihai , D. Sporea , O. Muresan , I. Rusen , T. Hakkarainen, N. G. Boetti, T. Niemi, L. Petit , Effect of ZnO addition and of alpha particle irradiation on various properties of Er 3+ , Yb 3+ doped phosphate glasses, Appl. Sci., vol. 7 , 1094 (2017), doi:10.3390/app7101094.
- J. Cermak, L. Mihai , D. Sporea, Y. Galagan, J. Fait, A. Artemenko, B. Rezek, M. Straticiuc, I. Burducea, Proton irradiation induced changes in glass and polyethylene terephthalate substrates for photovoltaic solar cells, Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 186, 284–290 (2018), https://doi.org/10.1016/j.solmat.2018.06.046.
Lucari prezentate la conferente si workshop-uri
- D. Sporea , E. Engelmann, T. Ganka, F. Wiest, Testing facilities to support FAST COST Action, FAST meeting, January 23-24, 2017, Lisbon, Potugal.
- E. Engelmann, F. Wiest, P. Iskra, W. Hansch, D. Sporea , A. Stancalie , D. Negut , Tests of KETEK PM1150T SiPM under low-dose 60Co gamma-irradiation, 4 th FAST management meeting, March 24, 2017, Larnaca, Cyprus.
- L. Mihai , D. Sporea , I. Vata , M. Straticiuc , I. Burducea , J. Cermák, B. Rezek, Y. Galagan, Proton and alpha particles effects on different glass and polymers substrates, Industrial Day – Printed Electronics and Solar Cells, April 7, 2017, Lisbon, Portugal.
- L. Mihai , D. Sporea , J. Farinhas, A. Charas, Study of organic cells layers based on cross-linked poly(fluorene-alt-bithiophene) using THz imaging, Industrial Day – Printed Electronics and Solar Cells, April 7, 2017, Lisbon, Portugal.
- E. Engelmann, F. Wiest, D. Sporea , A. Stancalie , D. Negut , S. Vinogradov, E. Popova, W. Hansch, E. Garutti, Investigation of radiation hardness of SiPM using the effect of hot carrier luminescence, New Developments in Photodetection, 3-7 June, 2017, Tours, France
- A. Stancalie , D.Sporea , D.Negut , E. Engelmann, F.Wiest, P. Iskra, W.Hansch, Investigation on gamma radiation defects induced in KETEK silicon photomultipliers produced by different technologies, Conferinta Facultatii de Fizica, June 19, 2017 , Bucharest, Romania.
- L. Petit, N. Ojha, L. Mihai , D. Sporea , O. Muresan , I. Rusen, Irradiation with alpha particles of Yb 3+ and Er 3+ co-doped phosphate glasses, COST Action MP1401 Technical and MC Meeting, Jena, 18-20 September, 2017, Germany.
- A. Stancalie , D.Sporea , D.Ighigeanu , E. Engelmann, F.Wiest, P. Iskra, W.Hansh, Electron beam radiation defects induced in KETEK PM3350 silicon photomultipliers, 14th Int. Conference on Scintillating Materials and their Applications - SCINT 2017, 18-22 September 2017, Chamonix, France.
- D. Sporea , L. Mihai , A. Stancalie , A. Sporea , Optical materials, components and devices testing under ionizing radiation, TD1401, Fast Advanced Scintillator Timing – FAST meeting, 17 October 2017, Torun, Poland.
- D. Sporea , L. Mihai , D. Ighigeanu , O. Muresan , I. Rusen , D. Negut , , M. Straticiuc , I. Burducea , Y. Galagan, Degradation of organic solar cells under ionizing radiation exposure, ISOS-10, 18-20 October 2017, Malta.
- L. Mihai , D. Sporea, D. Negut , L. Nita, L. Yan, Y. Wang, C-Q. Ma, Piperazine doping effect in P3HT:PC 61 BM solar cells against gamma irradiation, Stability of Emerging Photovoltaics from Fundamental to Applications, February 20-23, 2018, Barcelona, Spain.
- L. Mihai, A. Sporea, D. Sporea, Laboratory infrastructure for calibration of equipments used in solar cells evaluation, Stability of Emerging Photovoltaics from Fundamental to Applications, February 20-23, 2018, Barcelona, Spain.
- J. Cermak, L. Mihai , D. Sporea, Y. Galagan, M. Straticiuc, I. Burducea, Proton irradiation hardness of glass and polymer substrates for solar cells, Stability of Emerging Photovoltaics from Fundamental to Applications, February 20-23, 2018, Barcelona, Spain.
- A. Stancalie, Radiation effects on KETEK SiPM produced by different technologies, COST Action TD1401 meeting, March 8-9, 2018, Bucharest, Romania.
- L. Mihai, The effects of ionizing radiation on different types of materials and optoelectronic devices, COST Action TD1401 meeting, March 8-9, 2018, Bucharest, Romania.
- I. Burducea, L, Mihai, A. Stancalie, D. Sporea, R. Andrei, D. Iancu, M Straticiuc, Radiation hardness tests of optoelectronic devices at IFIN-HH, COST Action TD1401 meeting, March 8-9, 2018, Bucharest, Romania.
- R. Sen, O. Muresan, N. G. Boetti, D. Sporea, L. Mihai, I. Rusen, L. Petit, Alpha particle irradiation on various properties of Er3+, Yb3+ doped phosphate glasses, Photonics Europe 2018, paper 10683-120, 22 - 26 April 2018, Strasbourg, France
- D. Sporea, L. Mihai, A. Stancalie, A. Sporea, Photonic materials and devices in ionizing radiation environments, 2018 International Workshop on Photonic Fibres and Applications, May 5-7, 2018, Shanghai, China.
- D. Sporea, L. Mihai, A. Stancălie, A. Sporea, Ionizing radiation effects in optical materials, COST Action TD1401-FAST WG2 Meeting, 14 June, 2018, Prague, Czech Republic.
- L. Mihai, D. Sporea, M Straticiuc, I. Burducea, L. Petit, R. Sen, "Effects of protons particles on Yb3+, Er3+ co-doped phosphate glasses", COST Action MP1401 -
"Advanced fibre laser and coherent source as tools for society, manufacturing and lifescience" Annual Conference 24-26 octombrie, 2018, Varsovia, Polonia..
Contact:
dan.sporea@inflpr.ro
Useful links