Підвищення ефективності промислових зразків кремнієвих сонячних елементів

Анотація

Досліджено можливості збільшення коефіцієнта корисної дії більш ніж на 20 % для кремнієвих фотоелектричних перетворювачів китайського виробництва. Методом комп’ютерного моделювання встановлено, що час життя нерівноважних носіїв заряду, який становить 520 мкс, реалізований у таких фотоелектричних перетворювачах, не обмежує можливості підвищення їх ефективності більш ніж на 20 %. Показано, що збільшення щільності фотоструму до 43,1 мА/см² призводить до збільшення коефіцієнта корисної дії до 20,1 %, а зниження густини струму насичення діода до 3,1∙10^–14 А/см² призводить до збільшення коефіцієнта корисної дії до 20,4 %. Одночасна зміна цих характеристик діода призводить до збільшення коефіцієнта корисної дії до 23,1 %. У роботі запропоновано фізико-технологічні підходи до збільшення густини фотоструму та зменшення густини струму насичення діода у готових фотоелектричних перетворювачах. У статті проведено дослідження впливу робочої температури на коефіцієнт корисної дії кристалічних кремнієвих фотоелектричних перетворювачів. Показано, що з підвищенням робочої температури відносне зниження коефіцієнта корисної дії монокристалічних приладів становить –0,7 відносних %/C, що значно вище, ніж у конструкціях приладів європейського виробництва та за рахунок нетрадиційного зниження короткого замикання. Математичне моделювання впливу характеристик світлодіодів на коефіцієнт корисної дії кристалічних кремнієвих сонячних батарей показало, що зниження коефіцієнта корисної дії конструкцій приладів при підвищенні робочої температури обумовлено не тільки збільшенням густини струму насичення діода з 10^-13 А до 3·10^-13 А, що становить 300 %, а також за рахунок зниження опору шунта з 2,5 кОм до 1,5 кОм. Дослідження впливу робочої температури на струм насичення діода показало, що висота потенціального бар’єру в досліджуваних кремнієвих фотоелектричних перетворювачах становить 0,87 еВ, що обумовлено недостатнім рівнем легування основного матеріалу. Обмежена висота потенційного бар’єру призводить до нетрадиційного зниження опору шунта при підвищенні робочої температури.