Читальный зал -->  Солнечные элементы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 [ 38 ] 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91

Таблица 2.4. Контакты для солнечных элементов на основе AlGaAs и GaAs, применяемых в системах с концентраторами излучения*

Фронтальный слой Базовая область Литературный источник

Металл-p*-GaAs-p-AlGaAs - Van der Plase. а., 1978

Ag-AuZn-p-AlGaAs AuGeNi-n-GaAs Ewan e. a., 1978

AgZn-p-GaAs** - Sahai e. a., 1978

Au-n+-GaAs Au-p-GaAs Fane, a., 1978

* Первые три типа элементов разработаны для систем с высоким коэффициентом концентрации солнечного излучения, тогда как последний - элемент с гомогенным п*-р-переходом в GaAs - предназначен для однократной облученности.

**В этом элементе контакт был получен непосредственно на поверхности слоя p-GaAs через окна, вскрытые в слое AlGaAs.

рого отходы металлов превышают 90%. Следствием этого явилось развитие других методов получения контактов к и-Si, таких, как химическое осаждение Аи, а затем Ni [Bickler е. а., 1978]. При химическом осаждении Ni на поверхность Pd и мягком режиме термообработки образуется структура Ni-Pd2Si-n*-Si [Coleman е. а., 1978]. Другой метрд создания контактов состоит в нанесении посредством трафаретной печати паст на основе Ag и Ti (на поверхность n*-Si) или Ag и А1 (на p-Si) [Salles е. а., 1978]. Достоинство методов химического осаждения и трафаретной печати связано с тем, что они позволяют наносить металлический слой лишь на те участки, где он необходим.

Создание контактов к солнечньпу! элементам на основе AlGaAs и GaAs требует решения несколько иных проблем. Поскольку эти элементы обычно предназначены для работы в системах с концентраторами излучения, стоимость контактов не является решающим фактором, однако значения Рс фронтальной контактной сетки необходимо снизить до уровня менее 10 Ом-см. При получении низкоомных контактов для генератора Ганна наносили сплавы AglnGe и AglnZn соответственно на и- и p-GaAs и получали Рс < 10 Ом-см* [Сох, Strack, 1967]. Однако характеристики контакта к слою проводимости и-типа изменялись в процессе старения [Сох, Hasty, 1968]. Для предотвращения этого эффекта между контактом и массивным полупроводниковым образцом выращивали эпитаксиальный и*-слой. При создании сплавного контакта Ni-AuGe-Ni-H-GaAs, были получены значения Рс < 10 * Ом-см [Heime е. а., 1974]. В табл. 2.4 перечислены некоторые типы контактов для солнечных элементов на основе AlGaAs и GaAs, используемых в сочетании с концентраторами излучения.

Среди контактов, широко применяемых в солнечных элементах, вероятно, единственный истинно омический контакт образуется между и-CdS и In или Zn в элементах на основе p-Cu; S - й-CdS.

Глава 3

РАСЧЕТ КПД ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

Основываясь на результатах анализа, выполненного в предыдущих главах, можно рассчитать КПД преобразования солнечной энергии tJj. Уравнение вольт-амперной характеристики идеального солнечного элемента, протекание тока в котором обусловлено преобладающим действием какого-либо одного физического процесса, представленное в виде

J = Jo[expiqVl(AkT))-l] -J, (3.1)

заведомо справедливо в диапазоне значений J, при которых определяется КПД элемента. При наличии освещения темповая вольт-амперная характеристика смещается вниз на значение плотности фототока Ji без изменения формы, как это показано на рис. 3.1. Полученная идеализированная характеристика является результатом применения принципа суперпозиции. В данном случае плотность тока короткого замыкания Jc = ~ lz, 1 Обычно расчет КПД преобразования солнечной энергии включает следующие основные этапы.

1. Расчет интегральной плотности фототока исходя из спектрального распределения падающего потока фотонов, объемных характеристик полупроводника (коэффициента поглощения света а(Х), диффузионной длины Ld неосновных носителей заряда и скорости поверхностной рекомбинации 5), а также формы прибора.

2. Расчет максимальной удельной мощности Рт с использованием вольт-амперной характеристики диода и значения Ji.

3. Расчет 1ШД с помощью соотнощения

т?, = 1т1/Л, (3.2)

где Ps - полная удельная мощность поступающего солнечного излучения (облученность поверхности элемента).

ъажное значение имеют два дополнительных параметра. Это напряжение холостого хода, определяемое выражением

Voc={kTlq)\n[{JJjQ)\\,

и коэффициент заполнения вольт-амперной характеристики ff=Pml(JscVoc), (3.3)

который показывает, насколько форма характеристики отличается от квадратной. Коэффициент полезного действия, выраженный через Voc и , записывается в виде

ris = Voc\Jsc\ff/Ps-

Хотя основными параметрами, от которых зависит эффективность солнечных элементов, являются J, Jq, А и чаще приводят значения

При более точном анализе в расчетах также необходимо учесть затенение поверхности Контактной сеткой и потери излучения на отражение.

-0,03

	\ 1 /1

Рис. 3.1. Световая (У) и темновая (Ъ вольт-амперные характеристики идеального солнечного элемента. Штриховая линия - зависимость выходной удельной мощности Р от напряжения V

-0,005

-0,010 ,

-0,015

CD т.

О уе, 0,6

осу he И . Последние удобны, поскольку дают наглядное представление о свойствах элементов и их легко измерить. Параметры Jc, Voc и элементов, близких к идеальным, в научной литературе, как правило, считают практически не зависящими друг от дрзта. Это обстоятельство принимают в качестве допущения при рассмотрении солнечных элементов с неидеальными характеристиками, наблюдающимися при сильной освещенности или в случае преобладания тока, обусловленного рекомбинацией носителей заряда на границе раздела. Строго говоря, параметры неидеальных элементов следует, конечно, рассматривать как взаимосвязанные.

Известны три подхода к решению вопроса об определении КПД преобразования солнечной энергии.

1. Применение принципа суперпозиции в предположении о том, то световой и темновой токи могут линейно складываться, позволяет найти точное значение КПД для идеального элемента при наличии сосредоточенных последовательного и шунтирующего сопротивлений.

2. При анализе неидеальных элементов можно исходить из параметров идеальных элементов, которые испытьтают некое возмущающее воздействие.

3. При решении численными методами с помоиц.ю ЭВМ уравнениями переноса совместно с другими необходимыми уравнениями можно охарактеризовать в целом неидеальный солнечный элемент или рассмотреть трехмерную задачу.

Вопрос о применении принципа суперпозиции бьш рассмотрен в общем виде [Lindholm е. а., 1976, 1979] для солнечных элементов со структурой CU2S -CdS [Rothwarf, 1978] и элементов на основе Si и GaAs при коэффициенте концентрации излучения О 1 [Тагг, Pulfrey, 1979].

В 3.1 будет найдено значение 17 для идеального элемента и получена его зависимость от /о и Л. Затем мы рассмотрим, каким образом на 7?j влияют последовательное и шунтирующее Rp сопротивления, и, наконец, обсудим следующие четыре вопроса: расчет КПД преобразования солнечной энергии с помощью теории возмущений (3.3.1) и численными методами; зависимость /о и Л от уровня облученности; изменение 17 в зависимости от температуры и облученности; анализ потерь энергии. 122

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 [ 38 ] 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.