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

Рис. 3.23. Распределение потерь энергаи в кремниевых солнечных элементах при работе в условиях АМ1,5 (рис. 3.3). Для каждого вида потерь энергии указана теряемая доля исходного значения Pg. Потери на Rg включены в . Диодные параметры выбраны равными Jq = = 510 А/см иЛ = 1

Потери на отражение 2,0 % Не/ротоашивное поглош,ение U0%

Затенение контактной сеткой 4,0 %
hv<Eg	18,8%
hv>Eg	29,1 %
Ча=0,3а	4,5 %
Eg>qVoc	19,1 %
ff=0,?8	4,7U
	16,6A

- потери мопщости в диоде при прямом напряжении смещения, равном Vf ;

- омические (IR) потери мощности на последовательном и шунтирующем сопротивлениях (обычно учитываемые

в );

отражение - отражение света от фотоприемных поверх-

потери на ностей;

доля полезной фотоактивной площади элемента - затенение поверхности контактной сеткой;

нефотоактивное поглощение - поглощение света просветляющим покрытием, дефектами и т. д.

Среди перечисленных видов потерь энергии лишь два первых являются неустранимыми, если только не применяются варизонные структуры с переменной шириной запрещенной зоны, оптические устройства с расщеплением спектра солнечного излучения или системы с предварительным преобразованием одной части солнечного спектра в другую, более подходящую для фотоактивного поглощения используемым солнечным элементом. Потери третьего и четвертого видов определяются как законами термодинамики, налагающими ограничения на эффективность разделения носителей заряда, так и собственно диодными параметрами. Остальные виды потерь относятся к устранимым.

Глава 4

КРЕМНИЕВЫЕ СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Кремний - наиболее изученный полупроводниковый материал, а изготовленные из него солнечные элементы на основе гомогенного р - -перехода являются, по-видимому, простейшими фотоэлектрическими преобразователями. В 1981 г. кремниевые солнечные элементы с р-и-переходом были единственными серийно выпускаемыми промышленностью.

Например, для диода Шокли справедливо равенство 4Voc=Eg - kT\n{qNcNvliDjT yl/N + Фр 1трУ iNp] jJi). 144

4.1. ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР

Кремниевый солнечный преобразователь был изобретен в 1953 г. научными сотрудниками Bell Laboratories в период, когда уже ощущалась потребность в фотоэлектрическом преобразовании энергии.

В это время Чален занимался проблемой источников энергии для систем дальней связи, а Фуллер использовал твердофазную диффузию для создания кремниевых р -и-переходов большой площади. Впоследствии Пирсон при исследованиях мощных выпрямителей, изготовленных по технологии Фуллера, обнаружил их необычную чувствительность к свету и тем самым предложил решение назревшей проблемы фотоэлектрического преобразования энергии.

При испытаниях диодов Пирсона, изготовленных на основе литиево-диффузионного кремниевого р- и-перехода, в условиях солнечного освещения бьш получен КПД tJj - 4%, т. е. более чем в 5 раз больший, чем у ранее известных кремниевых фотоэлектрических преобразователей. Однако вследствие высокой диффузионной способности атомов Li устройства обладали некоторой нестабильностью даже при комнатной температуре. Фуллером бьша развита технология диффузионного введения бора, и в 1954 г. опубликовано описание стабильного кремниевого солнечного элемента с КПД t?j =6% [Chapin е. а., 1954].

Первое практическое применение солнечных элементов бьшо осуществлено в 1955 г. при испытаниях 9-ваттной батареи для питания телефонного ретранслятора, установленного в штате Джорджия (США). Непре-рьшная шестимесячная работа батареи - несомненное техническое достижение, однако тогда же бьша установлена экономическая нецелесообразность использования подобного источника питания для этих целей.

Эра cnjTHHKoB дала новый импульс для продолжения исследований в этой области. Впервые фотоэлектрические солнечные преобразователи бьши использованы в космосе начиная с запуска на орбиту Авангарда-1 17 марта 1958 г. Радиопередатчик этого спутника, получаюццш питание от солнечной батареи, подавал сигналы в течение 8 лет до выхода из строя элементов из-за радиационного повреждения.

Начиная с этого времени цены на кремниевые солнечные элементы начали быстро падать в связи с развитием технологии (рис. 4.1), а КПД нх возрос до 15-17%, что соответствует солнечному спектру за пределами земной атмосферы, т. е. при нулевой воздушной массе (АМО). До 1977 г., когда впервые на нескольких советских спутниках бьши применены солнечные элементы на основе GaAs, единственным серьезным конкурентом кремниевых элементов являлись тонкопленочные элементы на основе C%S -CdS, от которых ожидали повьппенной радиационной стойкости. Однако в этих элементах не удалось достичь КПД, приемлемых для использования в космосе. С развитием наземной солнечной энергетики, основанной на фотоэлектрическом преобразовании, ситуация снова ослож-

В этом же году советские исследователи успешно испытали более радиационно стойкие солнечные элементы п-р-типа (полученные диффузией фосфора в базовый кремний р-типа) на борту третьего советского искусственного спутника Земли. - Прим. ред.

10 -Зак. 609 1 45

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.