ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ПРОМИСЛОВИХ ЗРАЗКІВ КРЕМНІЄВИХ СОНЯЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ
Обкладинка журналу

Ключові слова

Кремній
фотоелектричні перетворювачі
сонячна енергія
PV/T системи
електричні параметри
ефективність
моделювання
оптимізація

Як цитувати

Зайцев, Р. В., М. В. Кіріченко, К. О. . Мінакова, А. М. . Дроздов, і Д. С. . Шкода. «ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ПРОМИСЛОВИХ ЗРАЗКІВ КРЕМНІЄВИХ СОНЯЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ». Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Енергетика: надійність та енергоефективність, вип. 2 (3), Грудень 2021, с. 75-83, doi:10.20998/2224-0349.2021.02.01.

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.

https://doi.org/10.20998/2224-0349.2021.02.01

Посилання

Razykov T. M., Ferekides C. S., Morel D., Stefanakos E., Ullal H. S., Upadhyaya H. M. Solar photovoltaic electricity: Current status and future prospects. Solar Energy. 2011, vol. 85, no. 8, pp. 1580–1608. doi: https://www.doi.org/10.1016/j.solener.2010.12.002.

Rehman A., Lee S. H. Advancements in n-Type Base Crystalline Silicon Solar Cells and Their Emergence in the Photovoltaic Industry. Scientific World Journal. 2013, vol. 2013, pp. 1–13. doi: https://www.doi.org/10.1155/2013/470347.

Binetti S., Acciarri M., Le Donne A., Morgano M., Jestin Y. Key Success Factors and Future Perspective of Silicon-Based Solar Cells. International Journal of Photoenergy. 2013, vol. 2013, pp. 1–6. doi: https://www.doi.org/10.1155/2013/249502.

Saga T. Advances in crystalline silicon solar cell technology for industrial mass production. NPG Asia Materials. 2010, vol. 2, no. 3, pp. 96–102. doi: https://www.doi.org/10.1038/asiamat.2010.82.

Bye G., Ceccaroli B. Solar grade silicon: Technology status and industrial trends. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2014, vol. 130, pp. 634–646. doi: https://www.doi.org/10.1016/j.solmat.2014.06.019.

Möller H. J. Semiconductors for solar cells. Boston: Artech House, 1993.

Raushenbach H. S. Solar Cells Array Design. New York: Litton Uducation Publishing, 1980.

Shcherbatyuk G. V., Inman R. H., Wang C., Winston R., Ghosh S. Viability of Using Near Infrared PbS Quantum Dots as Active Materials in Luminescent Solar Concentrators. Applied Physics Letters. 2010, vol. 96, no. 19, pp. 191901−191903.

doi: https://www.doi.org/10.1063/1.3422485

Catchpole K. R., Polman A. Plasmonic solar cells. Optics Express. 2008, vol. 16, no. 26, pp. 21793–21800. doi: https://www.doi.org/10.1364/oe.16.021793.

Makara V. A., Vasil'ev M. A., Steblenko L. P., Koplak O. V., Kurilyuk A. N., Kobzar' Yu. L., Naumenko S. N. Vyzvannye deystviem magnitnogo polya izmeneniya primesnogo sostava i mikrotverdosti pripoverkhnostnykh sloev kristallov kremniya [Changes in the impurity composition and microhardness of the near-surface layers of silicon crystals caused by the action of a magnetic field]. Fizika i tekhnika poluprovodnikov. 2008, vol. 42, no. 9, pp. 1061–1064.

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Авторське право (c) 2021 Роман Валентинович Зайцев, Михайло Валерійович Кіріченко, Ксенія Олександрівна Мінакова, Антон Миколайович Дроздов, Дмитро Сергійович Шкода