Вимоги до ідеального матеріалу для ФЕП
Існує декілька вимоги до ідеального матеріалу для фотоелектричних перетворювачів: ширина забороненої зони від 1,1 еВ до 1,7 еВ; пряма зонна структура; містить легко доступні, нетоксичні матеріали; легко відтворювані технології осадження, які забезпечують великі виробничі площі; добру фотоелектричну ефективність перетворення та довгострокова термостабільність
Матеріал який відповідає всім цим вимогам, до цього часу не знайдений. Оскільки найбільш важливою вимогою є високий коефіцієнт поглинання світла.
Ефективність перетворення сонячної енергії залежить від електрофізичних характеристик неоднорідної напівпровідникової структури, а також оптичних властивостей ФЕП, серед яких найважливішу роль грає фотопровідність, яка визначена явищами внутрішнього фотоефекта в напівпровідниках.
Основні втрати енергії у ФЕП можна поділіти на такі фактори: відбивання оптичного випромінювання від поверхні перетворювача; проходження частини випромінювання через ФЕП без поглинання; розсіювання на теплових коливаннях напівпровідникової ґратки надлишкової енергії фотонів (ріст температури); не повне освітлення активної площі, що передбачає роботу на додатково створене власне навантаження та відповідно появу додаткового внутрішнього опору перетворювача; конструктивними та фізико-хімічними особливостями структури н/п.
Для зменшення усіх видів втрат енергії у сонячних ФЕП розробляються й успішно застосовуються різні заходи: використання напівпровідників з оптимальною для сонячного випромінювання шириною забороненої зони, орієнтованих на ширший спектр; технологічне покращення і адаптація властивостей напівпровідникової структури шляхом її оптимального легування і створення вбудованих електричних полів; перехід від гомогенних до гетерогенних напівпровідникових структур; оптимізація конструктивних параметрів ФЕП (глибини залягання p-n переходу, товщини базового шару, частоти розподілу контактної сітки провідників тощо); застосування оптичних просвітлюючих покриттів.
|
|
|
Застосування антивідбивних покриттів у кремнієвих сонячних елементах
Через високий коефіцієнт заломлення кремнію (n = 3,5) значна частина сонячного випромінювання відбивається від поверхні перетворювача і, отже, не вносить вкладу в процес генерації. Очевидно, що це веде до зменшення ККД таких перетворювачів. Існує безліч методів поліпшення робочих характеристик напівпровідникових сонячних елементів. Один з них - скорочення відбивання від поверхні сонячного елемента. Завдання зниження відбивання вирішується нанесенням на поверхню перетворювачів антивідбивних покриттів - однорідних тонких плівок.
|
|
|
Застосування таких покриттів приводить до збільшення коефіцієнта ефективності перетворення, подовження терміну експлуатації і поліпшенню електрофізичних і робочих характеристик перетворювачів.
Просвітлюючі покриття бувають: одношарові та багатошарові. Хоча одношарові просвітлюючі покриття значно збільшують ККД фотоелементів і прості у виготовленні, вони володіють одним серйозним недоліком. Для напівпровідників з великими показниками заломлення (типу кремнію) за допомогою одношарових покриттів можна отримати майже нульове відображення на певній довжині хвилі, проте воно дуже швидко зростає при зміні довжини хвилі. Отримати низьке відображення у всій області спектральної чутливості фотоелементів і тим самим максимально збільшити їх ККД можна тільки за допомогою багатошарових просвітлюючих покриттів
До оптичним характеристикам багатошарових просвітлюючих покриттів для напівпровідникових фотоелементів ставлятья дві основні вимоги: абсолютна прозорість в області спектральної чутливості фотоелементів (0,4-1,1 мкм для приладів з кремнію) і максимально можливе зниження відбиття від поверхні напівпровідника в том ж інтервалі спектра.
|
|
|
Однак, що багатошарові покриття з дуже великим числом шарів складні при серійному виготовленні і дуже чутливі до важких умов експлуатації (великі світлові потоки, ультрафіолетове випромінювання, опромінення корпускулярними частками, вологість).
Тому актуально розглянути саме двохшарові покриття. Які є простіші у виготовленні і які знижують відображення від поверхні майже у всій області спектральної чутливості кремнієвих фотоелементів 0,4-1,1мкм.
Рисунок 1.3. Схема двошарового просвітлюючого покриття на кремнії.
На рисунку 1.3. зображена схема двошарового простілюючого покриття, де r0 - амплітудний коефіцієнт відбивання, на межі повітря - верхній шар просвітлюючого пориття; r1 - амплітудний коефіцієнт відбивання, на межі верхнього і нижнього шарів просвітлюючого покриття.
Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 157; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!