1598005400-e4d976f05e65a6df0c91dae52ce6f965 (811206), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Элементы площадью 1 смв, созданные Банерджи [19] на стеклянных подложках (с покрытием из оксида олова ЬпО„, легированного сурьмой) и состоящие из слоя ХпллСдо,в5, нанесенного методом пульверизации, и пленки Спв5, выращенной при проведении мокрого химического процесса, при интенсивности света !00 мВт/смв имеют КПД 5,6 а/о, 1',„=0,45 В, 7„=19 мА/см' и гг =0,65. В том случае, когда базовой областью элементов служит слой чистого сульфида кадмия, рос=0,4 В, /вс=!5 мА/см' и ГЕ=0,7, что отвечает КПД -4 % [24]. Основными причинами довольно низких значений КПД солнечных элементов, создаваемых методом пульверизации, являются невысокое напряжение холостого хода (0,37... 0,45 В) и большое последовательное сопротивление, вызывающее уменьшение коэффициента заполнения вольт-амперной характеристики. В неопубликованной работе Сингха сообщается о получении данным методом элементов, имеющих КПД. около 7%.
Мартинуцци недавно изготовил элементы с КПД 8 в. В лаборатории авторов методом пульверизации созданы высокоэффективные тыльно-барьерные солнечные элементы усовершенствованной конструкции, у которых благодаря наличию изотипного тыльного барьера плотность тока короткого замыкания превышает 30 мА/см'. Однако после непродолжительной выдержки элементов в обычных условиях / уменьшается до значений -20 мА/см'. Тонкопленочные солнечные элементы, получаемые на покрытых золотом стеклянных подложках с помощью вакуумного испарения С65 и ионного распыления Спв5 [57], согласно результатам испытаний в естественных условиях при интенсивности света 82 мВт/см', имеют максимальный КПД около 4 ав. У элементов со структурой Спв5 — Сд5, полностью изготовленных методом ионного распыления [31, 58], отмечены существенно более низкие значения КПД. Солнечные элементы площадью 2,4 смз, согласно данным Андерсона и Джоната [58], при интенсивности Глава 4 излучения 107 мВт/см' имеют К„=0,43 В, /,=3,4 мА/смз и РР= =0,41, которым соответствует КПД -0,58 %.
Мюллером и др. [31) получены элементы с КПД, не превышающим ! %. Солнечные элементы, состоящие из слоя СЮ, нанесенного методом ионного распыления, и пленки СизЬ, выращенной с помощью сухого химического процесса [33, 34, 58), в условиях АМ! обладают КПД около 1,2% при /„=6,9 мА/смз, 'и'„=0,4 В и РР= =0,43. Невысокие значения Х„в этих элементах связаны главным образом с низкой эффективностью собирания носителей вследствие малой напряженности электрического поля в области перехода в слое Сг)Б, получаемом методом ионного распыления.
У солнечных элементов на основе СпвБ — С88, изготовленных методом трафаретной печати [35) и испытанных при интенсивности излучения 100 мВт/см', получен КПД -2 % при Г.,=0,45 В и РР=0,5, КПД элементов площадью 0,01 см' на основе сульфида кадмия, нанесенного методом электрофореза, и сульфида меди, осажденного с помощью вакуумного испарения, не превышает 4,7%. У элементов большей площади (! см') КПД приближается к 2 %. КПД солнечных элементов площадью 1 см' со слоем Сг($, нанесенным методом электрофореза, и пленкой Спв5, выращенной посредством мокрого химического процесса, составляет 1...
2 %. Отличительной чертой всех тонкопленочных солнечных элементов со структурой Сц,Ь вЂ” Сд8, независимо от метода их изготовления, является наличие эффекта пересечения темновой и световой вольт-амперных характеристик. Этот эффект обусловлен су~нествованием глубоких энергетических уровней в компенсированной области СЮ, расположенной вблизи перехода. Однако в том случае, когда измерение темновой вольт-амперной характеристики осуществляется по точкам и при каждом значении напряй4еиия смещения элемент выдерживается определенное время, достаточное для установления равновесия (именно такой способ измерения можно считать правильным), получаемая кривая не пересекается со световой характеристикой.
Более подробно эффект пересечения вольт-амперных характеристик будет обсуждаться ниже. Аналогичную природу имеет явление зависимости вольт-ампернь!х характеристик от длины волны света [59). При облучении солнечных элементов коротковолновым или длинноволновым, света!и с одинаковой плсвтностью потока фотонов нагрузоч- ИЬЬКВПГ4Ц~ХП,ИаПРЯжЕНИВлХОЛОСтОГО ХОДа НЕ ИЗМЕНЯЮТСЯ, В.тО ВРЕМЯ ка!4 значения тока коротково,вамыкания и,коэффициента заполнения: вольт-амперной характеристики оказываются, более низ; кнын в;том, случас, „копдзв.,в па~аю1ЦЕМ нзЛУчеНИи,.ПРеобладают фито!Гы красной, длнннцввлнвпвй,области салицч!!вэго.сгмзд(зп. Прнчвханнрпнаннн .йВЕтОВЫМ:ЛуЧПМ ПОВЕ4ХХПОСПц'44!ВуПНМХЗ,ЭЛЕ.
Солнечные элементы не основе сульфиде меди 241 ментов обнаружены области, обладающие различной спектральной чувствительностью [73]. Несколькими авторами исследовалось влияние интенсивности излучения и температуры на световые вольт-амперные характеристики солнечных элементов со структурой Сн,5 — Сд5 [29, 36, 56, 60 — 63]. В наиболее ранней из этих работ Ширланд [62] провел измерения характеристик тонкопленочных солнечных элементов на основе Спэ5 — С65 (изготовленных методом вакуумного испарения С65 с последующим окунанием) при интенсивности излучения, изменяющейся в пределах 25... 200 мВт/смэ, и установил, что ток короткого замыкания связан с интенсивностью света линейной зависимостью, Как и ожидалось, при увеличении интенсивности излучения напряжение холостого хода повышается, и прн очень высоких уровнях светового потока наблюдается его насыщение.
Однако КПД преобразования энергии не изменяется, поскольку по мере увеличения освещенности коэффициент заполнения вольт-амперной характеристики понижается с 0,71 до 0,66. Наличие в С65 фоторезистивного эффекта приводит к уменьшению шунтирующего сопротивления элементов с 10' до 7 Ом и последовательного сопротивления — с 0,16 до 0,04 Ом. Напряжение, соответствующее максимальной мощности, при увеличении освещенности повышается. Бриан и Глю [61] наблюдали другую тенденцию: при уменьшении интенсивности излучения КПД элементов на основе Снэ5 — С65 незначительно возрастает, пока интенсивность не достигнет такого уровня, при котором начинается резкое изменение последовательного сопротивления.
При дальнейшем уменьшении интенсивности света КПД элементов, как показано на рис. 4.6, а, существенно понижается. Увеличение интенсивности излучения сопровождается плавным уменьшением шунтирующего сопротивления и ростом последовательного сопротивления. При повышении интенсивности света фототок возрастает по линейному закону, что иллюстрирует рнс.
4.6, б. На этом же рисунке представлены зависимости обратного тока насыщения и диодного коэффициента от интенсивности излучения, которые, как полагают, характеризуют влияние освещения на высоту потенциального барьера на границе раздела Спэ5 — С65. Ток короткого замыкания и напряжение холостого хода солнечных элементов со структурой СоэЯ.— С65. обычно связаны. с интенсивностью излучения -соответственно линейной и логарифмической зависимостями-[36, 56, 60, 63]. Однако некоторые иссЛедователи [63] сообщали' о том, что при освещении элементов монохроматическим излучением с длиной волны -0,9 мкм зависимость тока короткого замыкания от интенсивности света при Инзяях..интенаивнасхяк:является сублннейной„а прп выео ких,.—,.а~иьарчинецноф.,,[]ругйс441йчавяорами.,[28] утстановлеыо, что у .С44й[]я14НЫК ЛЛЕ]лд11т41яь 116, СОЧ14Оцвэ 1СМВБ=~цЯБЧ' дЕЛуяаЕМЫХ Глава 4 242 ЯОО 4,2 .е 5,6 5,0 0,20 0,7 0,15 50,10 1Ъс 0,05 0,1 Рис.
4.6. Зависимости КПД, последовательного )7, н шунтирующего 1,',г, сопротивлений (а), а также фототока 1ь диодного козффипиента и и обратного тона насыщения 1, (б) солнечного элемента на основе Сп,5 — С65 от интенсивности излучения И )61). 0,7 0,5 0,5 О,! 1 10 1Ог 104 Н,ипп АМ1 Рнс. 4.7. Кривые зависимостей напряжения холостого хода гаэ от интенсивности излучения Н для солнечных элементов на основе Спз5 — Епэ,зС44,45 (1) н Спз5 — С45 (2), получаемых методом пульверизапии, и типичнйх элементов со структурой Спз5 — Сд5, создаваемых с помощью вакуумного испарения (3) )26).
методом пульверизации с последующим пиролизом, зависимость напряжения холостого хода от интенсивности излучения отличается от логарифмическоя. Эти результаты наряду с графиком 0,5о 1,0" 1,5 ЯО 80 80 100 !20 140 Н, мбм/гме а 1,3 20 40 60 80 100 120 140 Н, мЪм/очз Ъ 500 и 200 И !Оо 05 с х 0,5 Солнечные влементы на основе сульфида меди 243 логарифмической зависимости у'„, обычно наблюдаемой у тонкопленочных солнечных элементов на основе Сив8 — С65, приведены на рис.
4.7. Шнрландом [62) исследовано влияние температуры на напряжение холостого хода, ток короткого замыкания и КПД элементов в интервале температур: — 180... +150'С. При повышении температуры напряжение холостого хода 1'„падает, причем при температурах до — 50'С у'„уменьшается с небольшой скоростью, а при дальнейшем росте температуры, вплоть до 150'С, происходит более быстрое снижение Ь'„, характеризующееся линейной зависимостью с температурным коэффициентом — 1,6 мВ/'С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
