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

ISO 100 SO О

-Z7S-200 -100-SO О 50 Т,С

100 Т,С

Рис. 3.20. Температурные зависимости фотоэлектрических параметров эксперимен-талы1ого кремниевого солнечного элемента плошадыо 4 см при = 140 мВт/см. Кривая (Г) экстраполирована к У = О К

Рис. 3.21. Температурные зависимости фотоэлектрических параметров в условиях АМО при Г = 25°С солнечного элемента иа основе AIGaAs - GaAs с Т?. = 16,4%

Температурные зависимости фотоэлектрических параметров других типов приборов с гетеропереходом или барьером Шоттки, в которых протекание тока связано главным образом с тепловой инжекцией носителей заряда, качественно аналогичны рассмотренным [Fischer-Colbrie е. а., 1976]. В гетеропереходах при повышенных температурах обычно довольно резко возрастает при увеличении ширины запрещенной зоны узкозонного полупроводника. Поэтому широкозонные материалы в большей степени подходят для использования в сочетании с концентраторами излучения и в высокотемпературных системах других типов.

Если процесс протекания тока хотя бы частично обусловлен туннелированием носителей заряда, как зто происходит в солнечных элементах на основе Смх S - CdS и с МДП-структурой, то полагают, что и могут в меньшей мере зависеть от температуры. Температурные зависимости фотоэлектрических параметров элементов с МДП-структурой в настоящее время изучены недостаточно глубоко.

При работе элементов в условиях низкой температуры возникают особые проблемы: если подвижность носителей заряда определяется их рассеянием заряженными примесями, то возможно значительное уменьшение L и, следовательно, Jgc- При низких температурах контакты могут утратить свои омические свойства, что приведет к существенному уменьшению . В кремниевых солнечных элементах последняя проблема в значительной мере устранена благодаря созданию на тьшьной поверхности (посредством диффузии А1) р*-слоя.

3.4.3. Эффекты, связанные с высоким уровнем облученности

Для исследования зависимости КПД преобразования солнечной тер-гии от облученности представляется целесообразным (вследствие сложности получаемых уравнений) использовать в основном численные методы анализа [Spaderna, Navon, 1978]. При изучении зависимости i?j от облученности раздельное рассмотрение вариаций Jgg, Voc и , как зто мы уже делали, не имеет физического смысла. Установлено, что при высоких уровнях облученности влияние последовательного сопротивления злемента на оказывается более существенным по сравнению с воздействием сопутствующего повышения температуры.

Плотность фототока Ji

~1$с прямо пропорциональна плотности потока фотонов Г, если время жизни неосновных носителей заряда не зависит от Г. Активное перемещение носителей заряда при повышенных плотностях потоков фотонов способствует насыщению рекомбинацион-ньЕх центров, увеличению времени жизни и, следовательно, коэффициента собирания носителей [Vasilev е. а., 1975]. Предположим, что в поглощающем слое проводимости р-типа имеются рекомбинационные центры до-норного типа, образующие энергетический уровень £> а время жизни носителей заряда (т т о) не зависит от концентрации фотогенерированных носителей до тех пор, пока Пр не достигнет (т/ю/тро)*- В том случае, когда концентрация электронов превышает это значение, существенное увеличение времени жизни носителей заряда приводит к появлению сверхлинейной зависимости /jr от Г у элементов, обладающих низкими начальными значениями щ. Если же они велики, то изменение i?g при вариациях облученности мало и сверхлинейность незначительна. Сверхлинейная зависимость от Г наблюдалась [Но е. а., 1977; Но, Mathias, 1978] у солнечных элементов на основе кремниевых лент, полученных методом EFG-вытягивания из расплава через фильтры. Данные этих авторов, подтвержденные результатами отдельных измерений, свидетельствуют о том, что диффузионная длина неосновных носителей заряда увеличивается при возрастании потока фотонов.

Напряжение холостого хода повышается с ростом облученности в соответствии с соотношением Vgc In [J (Г) о] до тех пор, пока при высоком уровне инжекции не станут справедливыми более сложные закономерности. К эффектам, характерным для высокого уровня инжекции, относятся падение напряжения в обедненном слое в области перехода, которое становится заметным при высоких Vgc, и изменение А от А = = 1до2.

На рис. 3.22 показан интересный пример, иллюстрирующий влияние сильной облученности на характеристики р-/-л-структуры с учетом того, что время жизни неосновных носителей заряда во фронтальной части поглощающего слоя увеличивается при повышении их концентрации в результате инжекщш под действием прямого напряжения смещения. Следовательно, при прямом смещшии значение 7, по-видимому, должно быть больше, чем при отсутствии напряжения [Swanson, 1979].

* Так, при захвате носителе зяда рекомбинационным центром донорного типа под дй1ствием сил кулоновского притяжения TpQ 10 Тдо-

Рис. 3.22. Волы-амперные характеристики кремниевого солнечного элемента с v-i-n-структурой активной площадью 0,22 см прн высоком уровне облученности

- Зкспериментапьно Теоретически

1-1 I I I I-I I I

При i?j = О коэффициент заполнения вольт-амперной характеристики увеличивается по мере повышения облученности элементов (рис. 3.11). Влияние ненулевого последователь- Q,S v,%

Horo сопротивления на становится

существенным при сильной облученности. Для того чтобы потери мощности были незначительны, необходимо обеспечить выполнение соотношения R-s У ос sPsct где - допустимая доля омических потерь Я Rg, определяемая из (3.11). В условиях AMI предельное допустимое значение R составляет 0,5 Ом-см и, следовательно, при повышенных облученностях должно вьшолняться условие R < 0,5 С Ом-см

У элементов, которые предполагается использовать при С = 10, трудно достигнуть значений Rs < J-IO * Ом-см, так как для этого требуются контактная сетка специальной формы с близко расположенными полосами и низкое сопротивление контактов. Зависимости от коэффициента концентрации излучения для различных Rs (без учета изменения параметров при вариациях температуры) показаны на рис. 3.11.

При наличии хорошего теплоотвода 77 возрастает почти по логарифмическому закону по мере повышения обл)енности до тех пор, пока под влиянием высокого уровня инжекции и последовательного сопротивления при увеличении С не начнется насыщение или даже спад 77.

3.5. АНАЛИЗ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ

Анализ потерь знергии чрезвычайно полезен при оптимизации элементов. Оценив перспективы снижения потерь знергии каждого вида, оптимизацию приборов можно проводить, устраняя потери какого-либо одного вида. Такой способ анализа, аналогичный вьшолненному Вольфом [Wolf, 1971], иллюстрирует рис. 3.23. Потери знергии можно разделить на следующие основные составляющие:

hv>Eg - термализация (передача знергии решетке) горячих носителей заряда с энергией вблизи края соответствующей зоны;

hv<Eg - прохождение через элемент фотонов низких энергий, не сопровождающееся генерацией злектронно-дырочных пар;

riQ - неполное собирание фотогенерированных носителей за-

ряда;

qVoc <Eg - рекомбинационные потери носителей заряда в переходе, определяемые диодными параметрами;

Контактная сетка специальной формы создается, например, у многопереходных солнечных элементов с вертикальными переходами (4.6.1) и у элементов с К-образ-ными канавками.

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.