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

4.6. НОВЫЕ ПУТИ СОЗДАНИЯ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

4.6.1. Многопереходные солнечные элементы с вертикальными переходами

Термин многопереходный солнечный элемент с вертикальными переходами применялся для обозначения двух различных типов элементов:

1) освещаемого с торца элемента, составленного из стопки отдельных элементов с р-л-структурой; напряжение холостого хода всего элемента равно сумме Кс отдельных элементов;

2) элемента, содержащего единственный р-я-переход с гофрированной поверхностью.

В каждом из них значительная часть оптического пути световых квантов в поглощающем слое параллельна плоскости перехода. Многопереходный солнечный элемент с вертикально расположенными р- и-переходами, составленными в стопку , далее для краткости будут называть составными ВМП-элементами, а вертикальные многопереходные элементы с гофрированной плоскостью перехода - гофрированными ВМП-элемен-тами.

Составные ВМП-элементы созданы с целью повьпиения напряжения холостого хода V(,c при работе с концентраторами солнечного излучения. Конструкция элемента показана на рис. 4.23. Элемент изготавливают из большого числа обычных солнечных элементов со структурой р*~п-п*, в которой обе л- и р-стороны пластины покрыты сплошным контактным слоем. Эти слои облуживают и составляют стопку из 50-100 пластин. Пайку (среднеплавким припоем) осуществляют в печи и затем проводят операции резки по нормали к плоскостям перехода. Изготовление ВМП-элемента завершается полировкой лицевой стороны элемента и нанесением просветляющего покрытия.

Поскольку световые лучи параллельны переходу, возрастает т? и повьпиается чувствительность в красной части спектра, а также увеличивается радиационная стойкость. В этом элементе по существу отсутствуют потери, возникающие за счет поглощения света токосъемной сеткой, и лишь ширина паяных соединений вызывает световые потери, составляющие не более 5-7% площаци элемента.

Скорость поверхностной рекомбинации на лицевой стороне должна бьггь небольшой, однако теперь имеется возможность увеличить тол-

ПросВеп1пяюш,ее покрытие

п-слоц

Метаппизиродаиные контакты

Рис. 4.23. Поперечное сечение многопереходного солнечного элемента, составленного из вертикально расположенных р-п-переходов. Типичный составной элемент содержит от 50 до 100 отдельных слс-ментов

Траектория светового пуча

~150 мкм

0,5 0,7 0,9 1,1 Длина волны, мкм

Рис. 4.24. Поперечное сечение небольшого участка гофрированного вертикального многопереходного солнечного элемента. Ширина z канавок и выступов варьируется в пределах от 7 до 50 мкм

Рис. 4.25. Спектральные зависимости чувствительности обьиных (7) и гофрированных (2) ВМП-элементов, изготовленных по аналогичным технологиям

щину и-слоя и оптимизировать Vqc путем соответствующего выбора уровня легирования этого слоя, не задумываясь о поверхностном сопротивлении. Ввиду большого значения Vqc (30-60 В), низкой плотности тока и малого контактного сопротивления из-за большой площади соприкосновения элементов между собой составные ВМП-элементы используют в концентраторных системах. Однако, несмотря на это, в 1976 г. значение щ элементов такой конструкции достигло всего 8% [Goradia and Goradia, 1976], что бьшо обусловлено недостаточной оптимизацией конструктивных параметров.

Ожидают, что в результате оптимизации эффективность преобразования солнечной энергии этими элементами при высоких концентрациях будет значительно вьпде, чем традиционными. Однако при этом возникает проблема снижения дополнительных рекомбинационных потерь. Для ее решения необходимо, чтобы диффузионная длина неосновных носителей заряда была больше, чем толщина каждого л-слоя, а это в свою очередь предполагает выбор кремния с более высоким удельным сопротивлением, нежели требуется для получения максимального значения Voc-

Поскольку полный ток всего элемента определяется минимальным током отдельного элемента, входящего в стопку, необходимо обеспечить однородность освещения; это условие создает дополнительные сложности в случае концентраторных систем.

Гофрированный ВМП-элемент (иногда его называют вертикальным многопереходным элементом с вытравленными канавками) специально создан с целью повышения радиационной стабильности и использования в концентраторных системах [Frank, Goodrich, 1980]. Показанные на

Советские исследователи резко увеличили КПД ВМП-элементов с помощью дополнительного горизонтального р - л-перехода и благодаря конструкции, использующей алюминиевые контакты и легированные алюминием слои, полученные зонным плавлением кремния после нанесения контактных полос из алюминия на внешнюю поверхность элементов. Ссылки на соответствующие работы советских авторов даны в дополнительном списке онтературы. - Прим. ред.

поперечном сечении элемента (рис. 4.24) канавки, ширина которых обычно 7-50, а глубина 150 мкм, созданы путем травления. Скошенные углы на дне канавок служат ловушками для света и автоматически выполняют функции просветляющего элемента по аналогии с конструкцией текстурированного солнечного элемента.

На таких элементах в условиях АМО экспериментально бьши получены следующие результаты: ЮЩ * 13% и Jsc = 40 мА/см [Lindmayer, Wrigley, 1976]. Из рис. 4.25 следует, что спектральная чувствительность элементов в красной области спектра вьшю, чем у обычных кремниевых солнечных элементов. Конечно, и в этом случае сохраняются проблемы, связанные с необходимостью уменьшения последовательного сопротивления Rs и созданием сетчатого токосъема, занимающего небольшую часть поверхности.

4.6.2. Тандемный солнечный элемент

Интересную конструкцию имеют так называемые тонкие тандемные элементы на основе структуры с р - л-переходом [Chiang е. а., 1978а, 1978b]. В этих элементах на тыльной стороне попеременно расположены л*- и р*-контакты, а на лицевой стороне - дополнительный и*-слой, который может быть изолирован или иметь контактный вывод (рис. 4.26). Лицевая поверхность элемента текстурирована, а вблизи

Лицевой контакт

п + ~слой толщиной 0,01-0,Зт

Маскирующий окисел

Контакт

Рис. 4.26. Тандемный солнечный элемент. Степень покрытия тыльной поверхности слоем п+-типа - 80%; р+-типа - 15% [Chiang, Caibajal, Walcefield Proc. 13th IEEE Photovoltaic SpeciaUsts Conf., 1978]

тьшьного контакта созданы изотшшые переходы. Кроме того, за счет соответствующей технологии изготовления тыльного контакта максимально увеличен коэффициент отражения света от тыльной поверхности, и поэтому непоглощенный свет может после отражения снова пройти через поглощающий слой. Собирание носителей заряда на тьшьной по-

Этим термином иногда обозначают также конструкцию солнечного элемента, составленного из элементов с различными ишринами запрещенных зон, хотя ее правильнее называть каскадной.

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.