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

Расчеты показали, что оптимальное значение Np лежит в интервале 10* -10 см , в котором отсутствует сильная зависимость tj oiNp. На основе имеющихся материалов можно изготовить солнечные элементы с Tjj 22% в условиях освещения АМО без учета затенения токосъемной сеткой и потерь на оптическое отражение. В солнечных элементах, где доминируют механизмы инжекции и диффузии носителей, возможности оптимизации шире, причем могут оказаться более вьпгодными высокие уровни легирования.

Одним иэ существенных достоинств солнечных элементов на основе GaAs является лишь незначительное уменьшение КПД с ростом температуры. В больншнстве случаев наблюдают монотонное уменьшение КПД на 0,033% на каждый градус (например, при уменьшении температуры на 1 °С КПД уменьшается от 20 до 19,967%), как это следует иэ рис. 3.23.

5.2.4. Концентраторные солнечные элементы АЮаАв - GaAs

При высоких степенях концентрации, вьп-одных при наземном использовании солнечных элементов на основе GaAs в концентраторных системах, требуется другая процедура оптимизации. Поскольку КПД, как правило, возрастает с увеличением интенсивности светового потока (рис. 5.11), эффективнее использовать потоки при степенях концентрации 10 и выше.

Основная проблема, возникающая при больших степенях концентрации, - эффективное собирание тока, требующее, чтобы не превышало 10 Ом-см. Слой AIGaAs играет основную роль в собирании тока, поэтому необходим некоторый компромисс между его слоевым сопротивлением (толщиной и удельным сопротивлением), расстояниями между токосъемными полосками и количеством света, прошедшего через него. Критичен также характер рисунка токосъемной сетки, а многие другие параметры - контактное сопротивление, ширина токосъемных полосок, их толщины и расстояния между ними, сопротивление общего токосъема - должны быть надлежащим образом оптимизированы.

В солнечных элементах на основе GaAs эффект Дембера проявляется незначительно (ЭДС Дембера менее 1 мВ), поскольку концентрация фотогенерированных носителей (около 2-10 см при С = 10) мала по сравнению с концентрацией основных. Тем не менее в конструкциях элементов, работающих при интенсивных световых потоках, свет падает со стороны р-слоя и поэтому ЭДС дембера суммируется

с Voc.

Рис. 5.11. Расчетная зависимость КПД солнечного элемента на основе структуры AIGaAs-GaAs, выращенной методом жидкофазной эпитаксии, от степени концентрации С солнечного излучения (при AMI) для различных значений последовательного сопротивления

g Таблица 5.3. Параметры и характеристики ряда концентраторных солнечных элеменюв AlGaAs-GaAs

Тип элемента

Слой Al:Gaj ;cAs Слой p-GaAs ..

X /), мкм Л,см Легирую-d, мкм Л, см~ Легирую-мкм Л,см Легирующая при- щая при- щая примесь

База л-GaAs

щая примесь

1- Лр.мкм

месь

Van derPlas e.a., 1978*	0,93									710
Ewan e.a., 1978*	>0,9									2-10		2 (расчетное значе-
				.10*			2.10					ние)
Sahai e.a., 1978**		0,05

Параметры конструкции

Фотоэлектрические параметры

Тип элемента	Л,. Ом	Расстояние между токосъемными полосами, мкм	Степень кои-центрации С	А/см	Уое,		Г,°С	Jgc, нормированное к С= 1(100, мВт/см)	T?j при других значениях С,%
Van derPlas е. а., 1978*			945(АМ1,5)	20,7	1,14			25,6
Ewan е. а., 1978*	0,01		1006(АМ1)	23,7	1,19			23,6	22,3
									(С=197)
Sihaie. а., 1978**	0,02	90-100	178(АМ2)	4,35	1,07	24,7			20,3
									(С=440)
* Спой p-GaAs диффузионный.
** Спой р-GaAs эпитаксиальный.

Далее будут рассмотрены три современные конструкции элементов, изготовленных методом жидкофазной эпитаксии, КПД которых при высоких степенях концентрации превьппают 20% [Van der Plas е. а., 1978; Ewan е. а., 1978; Sahai е. а., 1978]. По-видимому, главное отличие между ними - толщина слоя AIGaAs: 1,2 мкм [Sahai е. а., 1978; Van der Plas е. а., 1978]; 10 мкм [Ewan е. а., 1978] и 0,05 мкм [Sahai е. а., 1978]. Во всех типах элементов х 0,9. Параметры и характеристики этих элементов представлены в табл. 5.3.

В солнечном элементе [Sahai е. а., 1978] слой AIGaAs толщиной 0,05 мкм используется только для снижения скорости поверхностной рекомбинации, а не для токосбора. Значение Jc (около 31 мА/см при нормировке к С = 1 и мощности падающего солнечного излучения 100 мВт/см) у него выше, чем в [Ewan е. а., 1978] (около 23,4 мА/см* при С= 1) или [Van der Plas е. а., 1978] (около 25,7 мА/см при С= 1), по-видимому, из-за различия в толщине слоя AIGaAs.

В элементе, сконструированном Сахи, токосьемная сетка контактирует непосредственно с p-GaAs минуя слой AIGaAs, и поэтому снижается контактное сопротивление. Однако скорость поверхностной рекомбинации на границе раздела металл-р-GaAs значительно вьппе, и это обусловливает, по-видимому, повышение Jq, несмотря на малую площадь контакта. С этим связано некоторое снижение Fc в этих элементах по сравнению с теми, где токосьемная сетка контактирует со слоем AIGaAs.

Слои p-GaAs во всех трех типах предложенных элементов близки по толщине. В качестве легирующих примесей использованы атомы Be, Mg или Zn. Диффузионные длины неосновных носителей L = 4-f 5 мкм.

Наименьшим последовательным сопротивлением обладают солнечные элементы конструкции Джеймса, в которых между металлизацией и слоем широкозонного окна AIGaAs расположен слой р-GaAs. С помощью этого дополнительного слоя контактные сопротивления снижены до 10г-10г*, а полное последовательное сопротивление изменяется в пределах от 4-10г до 4 10г * Ом-см*.

Характеристики всех трех предложенных типов концентраторных солнечных элементов, в особенности последнего, почти совпадают с расчетными значениями, полученными с помощью ЭВМ.

5.2.5. Солнечные элементы на основе GaAs для космических энергетических установок

Солнечные элементы из арсенида галлия перспективны для применения в космосе, где определяющими характеристиками становятся отношение мощности, вырабатываемой элементом, к его весу и радиационная стойкость. К 1980 г. одни группы элементов изучали в условиях, приближенных к космической радиационной обстановке, а другие прошли испытания непосредственно в космосе. Оказалось, что солнечные элементы из арсенида галлия более радиационно стойкие, чем кремниевые, хотя степень их радиационной стойкости в большей мере зависела от условий изготовления, чем в случае Si [Loo е. а., 1978]. Снижение КПД в арсе-нид-галлиевых элементах под воздействием радиации соответствует вы-

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.