1598005400-e4d976f05e65a6df0c91dae52ce6f965 (811206), страница 78
Текст из файла (страница 78)
Морел и др. !65], используя органические полупроводники, изготовили существенно более эффективные солнечные элементы. При интенсивности излучения 78 мВт/см' КПД элементов площадью 1 см' на основе мероцианина составляет 362 Глава Таблица 7юц Фотоэлектрические солнечных элементов иа ВИ вЂ” вакуумное испарение. ГТΠ— газотранспортное осажденне, ГТОКΠ— газотранспорт ПП вЂ” пуньвернзапия с посаедуюшнм пирознзач,тП вЂ” траеаретная печать, ХОПМОС— осажденке иэ пэровоа Фазы, ЭЛΠ— электроаитическое асаждение. БШ вЂ” барьер Шотткн. ГМП вЂ” гпмогенньы переход. ГГП вЂ” гетерогенный передок, ГТС тура металл †диэаектрнк †полупрово, МОП вЂ” структура металл †окс- полупрсвод мо 3 ь ««к « «о а« оо ь ь оо Ее Метод осаждения «о ю ь Структура элемента Ен оь 0,51 0,5 ГМП ХОПФ л+-баЛя — р-баАь— р+-баЛ: р-баАь — л-баАя баЛь ХОПФ ГМП ! !гтс БШ ХОПМОС ХОПФ 0,29 128 АМ1 АМ! АМ! БШ БШ МОП МОП АМ! МОП ГМП 0,4 77,2 Сдте 0,034 ПП О вЂ” ГТО'! ДИ 50 7! 71 0,21 1О ТП тп ГТО 85 ГТП ~ гтп МДП л-СдВе — р-СйТе (мо- нокристаллический) л-Сйве — р-Унте (мо- нокристаллический) Ан — вйэвеэ — л-Сйве Сйве ГТОКО ГТОКО 85 ЛМ! ВИ 1 Первый из указанных методов осаждения относится к верхнему спою попупро р-баА!Аз — р-баАь— л-баАз л-баАз — л+-баЛь— 'тзг (или графит) баАз — Мо л-баАя — л+.баАз— Мо л-баАя — л+-баАз— 'тзг — графит л-баАь — л+-баАь— графит л-баАз — ле-баАь— графит баАз — баАь (моно- кристаллический) р-Сйте — л-СйТе Металл — СйТе р-Сн,Те — л-Сйте р-СнхТе — л-Сйте р-СйТе — л-Сйв л-С48 — р-Сйте л-Сдв — р-Сдте л-Сйв — р-СйТе ! !гмп БШ ~ гтп ГТП ГТП ГТП ГТП ГТП ХОПМОС ХОПМОС ХОПФ ХОПФ ХОПФ ХОПФ 363 Новые типы солнечных элементов характеристики тонкопленочных основе новых материалов.
ное осажденне в квазнзамкнутом объеме, ди — днскретвое испарение. Π— окунанне, хппнческое осажденне нз паров металлартаннческнх соедннення, ХОПФ вЂ” химическое — гетероструктура, МПМ вЂ” структура металл — полупроводннк- металл, МДП вЂ” с~рук- ннк т! Зм, мазом Прзмечанна ! ос' 0,82 0,74 153 [6) (6) ' Спросветляющимпокрытием Просветляющее покрытие из 5!О— МеР> 12,8 ( Без просветляюще- 0,91 10,3 0,99 0,456 24,5 го покрытия (91 10,4 (13] [14) 0,39 0,49 (0,45... 0,52 0,5 4,3 , 5,45 Без просветляющего покрьпия 4,4 То же 6,! ( > 0,58 0,54 !3,4 ( 0,55 ...
0,68 19 20,6 (7, 1О) (7, 10] (41] 18 0,675 ! 8,5 0,56 0,92 22,7 0,67 (41] 0,73 9,8 !3,4 0,63 6 4,1 5...6 8,2 6,3 !О 0,42 0,45 ... 0,6 15 !4,2 1 1,4 0,45 0,58 0,51 0,61 [25] 0,75 0,56 1,89 0,55... 0,6 20 0,4 ... 0,5 [36) поденка. 0,75 0,36 0,5 0,6 0,5 0,67 0,73 (29) [41) [28) (31( [32) [26) [26) Кода(с (нс опуб- ликовано) 364 Глава 7 Ек ас к нм Гн ам мыс -о Йк н ммм о "о м "м м и Воо ооо мво Метод осаждения Структура элемента Си „5 р-Сиа „5е — л-51 (моно- кристаллический) р-Си, х5е — л-Сс5 р-Сиа-х5е — л-Сс5 75 ВИ ВИ ВИ ГТП АМ! ЛМ! ГТП ГГП Хп1пэ5еа ХпзРз ВИ ЛМ! ГТП ВИ БШ !пР ГТП ГТП ГТП ВИ ХОПФ вЂ” ВИП 0,52Х Х!О р-1пР— л-Сс15 — Мо р-1пР— л-Сс5 — С ГТП ГТП л-1пР— р-Си,5е — Мо ХОПФ вЂ” ВИП ЛМ! ГТП Си!п5ез ВИ ГТП !01,5 ВИ ГТП АМ! АМ! ВИ ГТП АМ! р-Си!п5е, — л-Се5 ГТП ВИ 1,2 ЛМ! р-Си!п5ет — л-Сс!5 ГТП р-Си1п5е, — л-7пСс5 ГТП ВИ 1,2 ВИ БШ АМ! 78 СизО Мероии- анин Си — р-Си,О Хлорофилл а Сг — хлорофилл ив Нн ЭЛО МПМ 0,08 ! Первый нз указанн ~ с эстсдсв сс ндснзя опссэтск к верхнему слою волунра л-Сс!5 — р-Хп!п 5еа ! Ма — р-2пзР, р-1пР— л-С55 р-!пР— л-Сс5 р-1пР— л-Се5 — Мо р+-Си1п5е,: Си — р- Си!п5е, — л-Сс!5— л+-Сс!5: !п р+-Си! п5е,: Си — р- Си!п5еа — л-Сс5 — л+- Се5 .
1й р-Си1п5е, — л-Сс5 ХОПФ ХОПФ ХОПФ вЂ” ВИП АМ2 АМ2 АМ! 365 Продолжение .г,, мд1см- Примечания 34] 0,45 0,62... 0,655 8,8 23 0,3 ... 0,45 0,46 2 ...4,5 11,б 0,51 3,3 [35) [41) 0,62 0,27 0,31 16 [37) 0,37 0,46 2,5 [41] 0 4... 0 46 0,4... 0,46 0,68 13,3 Без просветляюще- го покрытия Просветляющее по- крытие из 510 С просветляющим по- крытием [43] 0,68 15,4 57 2 [43] 0,37 0,30 18 [46) [45] [47] 0,51 0,40 0,51 0,31 2,1 2,8 0,47 0,34 1,7 [46) 0,396 35 0,64 Без просветляющего покрытия [54] 8,72 0,396 0,63 9,53 Просветляющее покрытие из 5[Ох [54] 0,41 19,9 0,50 Фронтальна-барьер- ная конструкция; единый технологи- ческий цикл Фронтально-барьер- ная конструкция; травление слоя С65 Тыльно-барьерная конгтрукпия 4,4 0,34 12 0,36 2,46 [53] 0,44 22,5 0,59 5,7 [53] 36,3 0,418 0,65 10 0,57 1,6 0,25 0,7 [58! 0,37 1,2 7,7 1,8 [4Ц 65] 0,32 [63) водника.
Новые типы солнечных элементов 366 Глава 7 0,7 ~ , 1рр =1,2 В, 7~~=1,8 мА/см~ и ГЕ=0,25. Коэффициент собирания носителей Я зависит от напряженности поля в области пространственного заряда и энергии падающего излучения. При высоких энергиях фотонов происходит почти полное собирание носителей, однако в области главного максимума кривой спектральной зависимости коэффициента собирания, расположенного в видимой части спектра, значение Я составляет около 0,35. Эти результаты относятся к элементам, имеющим полупрозрачный алюминиевый контакт с оптическим коэффициентом пропускания, равным 50 Р/р.
При наличии абсолютно прозрачного контакта можно ожидать повышения КПД до значений более 1 Р4. 7.10 Направления дальнейших исследований Фотоэлектрические характеристики тонкопленочных солнечных элементов, рассмотренных в данной главе, суммированы в табл. 7.!. Для получения достаточно высокого КПД у тонкопленочных солнечных элементов на основе 1пР, СаАЭ, ХпвРъ С85е и СИ2 в5е потребуются новые разработки и исследования приборов, связанные с оптимизацией конструкции, совершенствованием технологического процесса (с целью создания высококачественных пленок с воспроизводимыми оптоэлектронными свойствами), анализом причин потерь энергии и устранением нли ослаблением влияния факторов, вызывающих потери излучения и носителей заряда.
Что касается солнечных элементов на основе органических материалов, то необходимо изучить влияние на их характеристики состава и концентрации красителей, определить меха. низмы протекания тока, а также испытать различные типы конструкций для того, чтобы оценить возможность получения элементов с приемлемым КПД. В настоящее время эти элементы представляют лишь исследовательский интерес. Используя тонкопленочные солнечные элементы со структурами СдТе — С85 и СИ1п5ез — Сд5, уже сейчас можно создавать модули, сравнимые по выходным параметрам с тонкоплено шымн солнечными батареями на основе кремния или СИ25 — С85.
Дальнейшее совершенствование процесса изготовления элементов на основе СЙТе н СИ1п5е2 обеспечит получение элементов большой площади с воспроизводимыми характеристиками при высоком выходе годной продукции. В производстве солнечных элементов на основе многокомпонентных соединений, таких, как Сп!п5сь следует более широко использовать метод пульверизацпи с последующим ппролизом. Необходимо проведение ускоренных ресурсных испытаний, результаты которых позволят прогнозировать стабильность элементов Новые типы спичечных впемеитов 361 на длительный период.
Для тонкопленочных солнечных элементов должны быть разработаны защитные материалы и методы герметизации. Наряду с уже изученными и исследуемыми в настоящее время фотоэлектрическими материалами существует много экзотических соединений, которые можно использовать для создания э~рфективных солнечных элементов.
Суажит [66] разделил их на группы в соответствии с шириной запрещенной зоны и энергией сродства к электрону. Среди этих материалов можно отметить следующие (в скобках указаны значения ширины запрещенной зоны в эВ): !1-Хп45Ьв (1, 2), Сг)45Ьз (1,25), р-ХпР (1,33), Сд5!Азз (1,55), Хп3!Азз (1,75), В!з54 (1,3), 5Ьт54 (1,7), РЬ3п$з (1,05) и %5ез (1,35).
Глава 8 НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В РАЗРАБОТКЕ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 8.1 Введение Наиболее важным показателем прн оценке экономической эффективности конкретных фотоэлектрических систем преобразования энергии является величина затрат на получение 1 Вт пиковой мощности, вырабатываемой солнечными элементами. В предыдугцих главах рассматривались различные тонкопленочные элементы, интерес к исследованию которых обусловлен их собственной низкой стоимостью. В последние годы в ряде лабораторий активно разрабатываются солнечные элементы нового типа, предназначенные для работы в условиях концентрированного светового потока.
Солнечные элементы могут иметь высокую себестоимость, однако она компенсируется снижением затрат на получение 1 Вт пиковой мощности за счет увеличения выходной мощности элементов прн использовании концентраторов солнечного излучения прн условии, что стоимость оптической системы, концентрирующей излучение, н устройства слежения за Солнцем составляет незначительную часть общей стоимости системы. Анализ распределения энергетических потерь в солнечных элементах обычного типа показывает, что суммарные потери, связанные с избыточной энергией фотонов и энергией фотонов, не обладающих способностью вызывать появление избыточных носителей заряда, составляют более половины энергии, падающей на элемент, Это означает, что обычные солнечные элементы с характерными для них большими потерями энергии непригодны для работы в условиях сильной освещенности, в частности, прн интенсивности излучения, превышающей десятикратную (! Вт/см').
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
