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

4.4.3. Электрические параметры

Электрические параметры двух типов кремниевых солнечных элементов приведены в табл. 4.2. Из нее видно, что в фиолетовом элементе имеются значительные потенциальные возможности для повьпиения /jc. В зтом можно убедиться, обратившись к рис. 4.16, на котором представлены расчетные спектральные зависимости внутренних коэффициентов собирания фотогенерированных носителей заряда р- и п-областей и обедненного слоя солнечного элемента с пренебрежимо малыми потерями на лицевой поверхности. Для сравнения на рис. 4.17 приведены экспериментальные значения коэффициента собирания.

Таблиц а 4.2. Электрические параметры кремниевых солнечных элементов

Тип солнечного элемента	Voc,	А/см *		TJs (АМО)*	А/см	T?s he (AMI), (AMI), А/см
Фиолетовый *	0,595		0,78
Текстурирован-	0,591		0,77	15,3	6.10-	18 34
ный элемент*
С полученными	0,69		0,84	18,5-19,0		-
на практике пре-
дельными пара-
метрами * *					24-10-
С практически	0,79		0,86	22,0
достижимыми
предельными
теоретическими
параметрами *
С теоретически	0,85		0,87	29,0	210-*	- -

предельными параметрами * *

* Расчет rjj выполнен на общую площадь элементов, диодный коэффициент А при большом смещении вблизи Кс я* 1. Данные приведены для измерений в условиях АМО, если не сделано особых оговорок.

* Lindmayer J., Allison J. F. COMSAT Tech. Rev., 1973, vol. 3. Перепечатано в Backus С. E. е.а., Solar CeUs. New York: IEEE Press, 1976.

* Aindt R. A. Proc. 11th IEEE Photovoltaic Specialists Conf., 1975.

* Hauser J. R., Dunbar P. M. IEEE Trans, on Electron Devices, 1975, vol. 24. См. также Wolf M. IEEE Trans, on Electron. Devices, 1980, vol. 27.

*5 Wolf M. Energy Convers, 1971, vol. 11. Перепечатано в Backus С. E. ed. Solar Cells. New York: IEEE Press, 1976. Без учета потерь иа затенение контактной сеткой, считая, что коэффициент собирания rjg = 0,88, потери на отражение - 3, на последовательное сопротивление Rg - 3%.

* * Основаны на расчетах Вольфа при T\q = 1.

Спад коэффициента собирания при высоких энергиях фотонов обусловлен потерями в и-области элемента из-за высокой скорости рекомбинации в объеме и на поверхности. В результате улучшения параметров и-области удалось увеличить коэффициент собирания до 85% и вьппе при энергии фотонов 3 эВ. Очевидно, что уменьшение Jc связано также

1,Z 2,0 2,8 3,S 4,4 Энергия (ротонов, эВ

1,0 1,S г,0 2,5 3,0 Энергия (ротонов, з8

Рис. 4.16. Расчетные спектралы1ые зависимости внутренних коэффициентов собирания Si я-р-элемента, показывающие вклад каждой из трех областей элемента в полный коэффициент собирания. Скорость поверхностной рекомбинации около 10 см/с:

1 - полный коэффициент собирания; 2 - базовый слой; 3 - диффузионный слой; 4 - слой обеднения

Рис. 4.17. Экспериментальные спектральные зависимости коэф(}жциента собирания для типичных кремниевых солнечных элементов с р - л-переходом:

J - для типичного элемента с КПД = 13,7% при AMI; 2 - при АМО в случае тек-стурированного элемента, предназначенного для космического применения. Потери на отражение и затенение при построении этой зависимости не учитывали; для этого элемента Jgc - 42 А/см. Данные по этому элементу предоставлены Solarex Corp., Rockville, Maryland

С потерями, обусловленными отражением света поверхностью элемента. Пути повьпиения Vqc обсуждаются в 4.5.3.

4,4.4. Текстурированный элемент

Описываемый текстурированный или не отражающий свет элемент Comsat - Comsat nonreflecting cell-CNR - пример солнечного элемента совершенной конструкции.

Его лицевая сторона текстурирована, т. е. преобразована в трехмерную поверхность, содержащую маленькие пирамидки высотой 1-2 мкм (рис. 4.18), которые образуются, например, при травлении поверхности (100) Si в анизотропном травителе, содержащем 2-3% NaOH. В этом случае появляются четырехгранные пирамиды, ограненные плоскостями (111), с углом при вершине 70,5°. После формирования текстурирован-ной поверхности проводят диффузию фосфора и осаждают лицевой сетчатый токосъем состава Ti - Pd - Ag.

Текстурированная поверхность вьшолняет две задачи: снижает оптические потери за счет эффекта многократного отражения света от граней пирамид и создает условия, при которых путь прохождения света в элементе не перпендикулярен плоскости р-и-перехода. Второе обстоятельство в среднем приближает область фотогенерации носителей заряда к р-и-переходу, тем самым обусловливая увеличение эффективности собирания TIq носителей, особенно в случае фотонов малых энергий.

	Л --V

0,3 0 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Л,мкм

Рис. 4.18. Траектории световых лучей на идеализированной текстурированной поверхности солнечного элемента при показателе преломления среды и = 1,0 h ngj = 3,8

Рис. 4.19. Зависимость коэффициента отражения от длины волиы X нормально падающего света:

i и 2 соответствуют полированной поверхности без просветления (верхняя кривая) и с просветляющим покрытием TazOs интерференционной толщины; 3 л 4 -текстурированной поверхности кремниевого элемента без просветления (верхняя кривая) и с просветляющим покрытием TazOs

Сравнить просветляющие свойства текстурированной поверхности и плоской поверхности Si без просветляющего покрытия и с TazOs можно, обративишсь к рис. 4.19. Нанесение просветляющего покрьггия TajOs снижает коэффициент отражения примерно до 2% почти во всем полезном диапазоне длин волн. Увеличение светового пути в элементе в результате падения света под углом к плоскости р-и-перехода эквивалентно эффективному увеличению коэффициента поглощения света (например, при X = 0,9 мкм величина ауу возрастает с 300 для нетекстурированной до 420 см для текстурированной поверхности). У текстурированного элемента Лс =46 мА/см при АМО, т. е. на 10-15% выше, чем у лучшего фиолетового элемента.

4.5. ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКЦИИ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 4.5.1. Радиационные эффекты

Деградация солнечных элементов под воздействием высокопроникающей радиации - основная проблема при использовании их в космосе; без специальных мер защиты элемент, пронизываемый интенсивными потоками частиц, полностью деградировал бы в течение нескольких дней. Поскольку энергетическое питание почти всех космических аппаратов осуществляется с помощью солнечных элементов, эта проблема вызывает особую заботу разработчиков солнечных батарей. Основным проявлением радиационного повреждения является увеличение концентрации дефектов в полупроводнике, которое обусловливает уменьшение времени жизни неосновных носителей заряда и как неизбежное следствие - снижение ЮЩ солнечного элемента. Максимально допустимые пределы радиационного повреждения зависят от концентрации и типа легирующей примеси, и значительное расширение этих пределов возможно с помощью удачных конструктивных решений.

Магнитное поле Земли формирует вокруг нее пояса повьпиенной радиации, тип частиц в которых и диапазоны их энергий приведены в табл. 4.3. 172

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.