Эффект сверхлинейного роста тока КЗ от уровня излучения солнечных элементов из литого поликристаллического кремния

№ 4’2010
PDF версия
Впервые выявлен диапазон концентрированного солнечного излучения (КСИ), в пределах которого на солнечных элементах (СЭ) из вторичного литого поликристаллического кремния (ВЛ ПК) обнаруживается эффект сверхлинейного роста тока короткого замыкания с ростом уровня солнечного излучения. Показано, что интенсивность проявления эффекта сверхлинейности зависит от размера зерен ВЛ ПК и степени их водородной пассивации. Использование концентраторных СЭ дает прирост всех энергетических характеристик СЭ.

Для экономически оправданного преобразования солнечного излучения в электрическую с помощью СЭ целесообразно использование концентрирующих систем, которые, имея более низкую стоимость, чем сам полупроводник, снижают затраты дорогостоящего кремния и тем самым повышают эффективность системы в целом. Поэтому использование КСИ позволяет снизить стоимость «солнечного электричества» и представляется перспективным. В настоящей работе исследуется влияние КСИ на ток короткого замыкания СЭ на основе ВЛПК.

Слитки ВЛПК для СЭ получали на базе установок типа ДМЦК-3ТХ методом литья, более простого по сравнению с методами Чохральского и Степанова. Операция подготовки плавок включает в себя выборку из сырья р-типных отходов по знаку термо-ЭДС, а также подлегирование до заданного номинала добавкой р-типных сильнолегированных эпитаксиальных слоев. Температурный режим должен обеспечивать получение зерен не менее 1-3 мм. Максимальные размеры слитка — 320·220·120 мм. Затем слитки разрезаются на пластины.

По данным электрофизических измерений в технологию СЭ допускаются слитки ВЛПК с удельным сопротивлением 1-5 Ом*см и хол-ловской подвижностью ~30 см2/с. Подложки для СЭ из ВЛПК изготавливают резкой с последующей шлифовкой заготовок на пластины толщиной ~400 мкм. р-n-переход создается методом диффузии из газовой фазы с использованием PCl при температуре около 850 °C. Контакты фронтальной и тыльной сторон СЭ формируются вакуумным напылением через

маски на установках типа УВН-75М слоев Ti, Cu и Ni с последующим облуживанием под слоем глицерина в расплаве ПОС-40. В качестве просветляющего покрытия успешно используются напыленные пленки окиси кремния SiO2 [1]. Электрофизические измерения проводились при концентрированном излучении по типовой методике на испытательном стенде «ЛУЧ-С» Института электроники им. У. А. Арифова АН Республики Узбекистан.

Фотоэлектрические преобразователи, предназначенные для работы на КСИ, относятся к особому классу СЭ, которые существенно отличаются во многих отношениях от элементов, применяемых в плоских пла-нарных солнечных батареях.

С точки зрения физики в СЭ с идеальной диодной характеристикой увеличение КСИ вызывает прямо пропорциональное увеличение тока короткого замыкания 1кз. При высоких значениях КСИ в кремниевых СЭ возникает ряд эффектов, обуславловающих новую зависимость 1кз от уровня освещения [2]. В работе [3], посвященной исследованию ионно-легированных преобразователей солнечной энергии, изготовленных из ПК различной зернистости, были получены очень необычные результаты. У таких преобразователей, начиная с некоторого уровня освещения, наблюдалась сверхлинейная зависимость тока короткого замыкания 1кз от интенсивности освещения Р. В ряде последующих работ, например [4], была выдвинута концепция о процессах рекомбинационно-стимулированной реструкции (РСР) центров рекомбинации в ПК при повышенном уровне фотовозбуждения, обусловленном КСИ. Многочисленные эксперименты [5, 6] показали, что устойчивый эффект проявляется только на мелкозернистом поликристаллическом кремнии (ПК), попытка его получения на крупнозернистом ПК (размер зерен ≥200-300 мкм) была впервые реализована нами на СЭ из ВЛПК.

На рисунке приведена зависимость тока короткого замыкания СЭ от интенсивности излучения для ВЛПК (кривая 3), где для сравнения показаны аналогичные зависимости на монокремнии (кривая 1) и на поликремнии из мелкозернистого эпитаксиального слоя (кривая 2).

Рисунок. Зависимость тока короткого замыкания СЭ от интенсивности излучения: 1 — МК; 2 — мелкозернистый эпитаксиальный слой; 3 — ВЛПК

На рисунке видно, что уже при уровне фотовозбуждения 4-5 крат (1 крат = 850 Вт/м2) появляется резкий сверхлинейный рост тока короткого замыкания, который, пересекая кривую монокремния, затем выходит на некоторое насыщение при К>10. На образцах СЭ из ВЛПК, прошедших предварительную водородную пассивацию, эффект сверхлинейного роста практически отсутствует, и кривая зависимости максимально приближается к кривой СЭ из монокристалла (пунктирная линия на рисунке).

Обеспечение устойчивого проявления эффекта сверхлинейности у МК СЭ на практике осуществляется только при высоких, около 100 крат, уровнях КСИ. В ряде случаев обнаруживалось, что эффект сверхлинейности проявлялся при меньших уровнях КСИ у СЭ из МК, у которых наблюдались специфические дефекты (примеси, дислокации, сколы, трещины и т. д.), априори влияющие на снижение КПД при освещении однократным излучением.

Воздействие КСИ на такие СЭ приводило к более резкому росту тока короткого замыкания, чем у бездефектных СЭ, однако, несмотря на более быстрый рост КПД с ростом КСИ, его величина все же не превышала КПД бездефектных СЭ при тех же уровнях КСИ.

Исходя из того, что поликристаллические кремниевые СЭ изначально обладают дефектностью материала, обусловленной границами зерен и дислокацией, их поведение на КСИ проявляется более четко.

Повышение уровня КСИ оказывает влияние практически на все энергетические параметры СЭ. Это обусловлено изменением соотношения концентраций, генерированных излучением неравновесных носителей и основных равновесных носителей тока, как в базе, так и в легированном слое.

При уровнях КСИ, когда концентрация неравновесных носителей все-таки меньше, чем равновесных, в базе к прежней линейной составляющей 1кз добавляется квадратичная по уровню КСИ составляющая, обусловленная увеличением времени жизни носителей тока и возникновением в базе СЭ тянущих полей — омического и поля Дембера. В условиях, когда концентрация неравновесных носителей намного превышает концентрацию равновесных, в базе вновь наблюдается линейный ход зависимости 1кз от уровня КСИ.

Таким образом, при исследовании СЭ из ВЛПК при концентрированном излучении обнаружен новый эффект — сверхлинейный рост зависимости тока короткого замыкания от уровня КСИ, который обусловлен рекомбинационно-стимулированной реструкцией локальных уровней, расположенных в середине запрещенной зоны. Концентраторные СЭ перспективны, экономически выгодны и дают прирост всех энергетических характеристик СЭ.

Литература

  1. Абдурахманов Б. М., Ачилов Т. Х., Кадыров А. .Л. и др. Технология производства литого поликристаллического кремния и солнечных элементов на его основе // Гелиотехника. 1992. № 4.
  2. Абдурахманов Б. М., Байдаков С. Г., Соловейчик В. И., Чирва В. П. Модули и элементы солнечных фотоэлектрических станций с концентрацией излучения. Ташкент: Фан, 1993.
  3. Абдурахманов Б. М., Алиев Р., Саидов П. С., Чирва В. П. Преобразователи солнечной энергии, изготовленные из поликристаллического кремния различной зернистости // Гелиотехника. 1985. № 2.
  4. Kurokawa K. Progr. Batteries and Sol // Cells. 1984. v. 5.
  5. Aliev R., Abdurakhmanov B. M., Bilyalov R. R. Policrystalline Silicon S-diode fabricated using phosphorus termal diffusion along Grain Boundaries. Interface Science, 1996.
  6. Алиев Р. Применение кремниевых фотоэлектрических приемников для измерения мощности ИК-излучения. ПТЭ, 1996.
xosotin chelseathông tin chuyển nhượngcâu lạc bộ bóng đá arsenalbóng đá atalantabundesligacầu thủ haalandUEFAevertonxosofutebol ao vivofutemaxmulticanaisonbetbóng đá world cupbóng đá inter milantin juventusbenzemala ligaclb leicester cityMUman citymessi lionelsalahnapolineymarpsgronaldoserie atottenhamvalenciaAS ROMALeverkusenac milanmbappenapolinewcastleaston villaliverpoolfa cupreal madridpremier leagueAjaxbao bong da247EPLbarcelonabournemouthaff cupasean footballbên lề sân cỏbáo bóng đá mớibóng đá cúp thế giớitin bóng đá ViệtUEFAbáo bóng đá việt namHuyền thoại bóng đágiải ngoại hạng anhSeagametap chi bong da the gioitin bong da lutrận đấu hôm nayviệt nam bóng đátin nong bong daBóng đá nữthể thao 7m24h bóng đábóng đá hôm naythe thao ngoai hang anhtin nhanh bóng đáphòng thay đồ bóng đábóng đá phủikèo nhà cái onbetbóng đá lu 2thông tin phòng thay đồthe thao vuaapp đánh lô đềdudoanxosoxổ số giải đặc biệthôm nay xổ sốkèo đẹp hôm nayketquaxosokq xskqxsmnsoi cầu ba miềnsoi cau thong kesxkt hôm naythế giới xổ sốxổ số 24hxo.soxoso3mienxo so ba mienxoso dac bietxosodientoanxổ số dự đoánvé số chiều xổxoso ket quaxosokienthietxoso kq hôm nayxoso ktxổ số megaxổ số mới nhất hôm nayxoso truc tiepxoso ViệtSX3MIENxs dự đoánxs mien bac hom nayxs miên namxsmientrungxsmn thu 7con số may mắn hôm nayKQXS 3 miền Bắc Trung Nam Nhanhdự đoán xổ số 3 miềndò vé sốdu doan xo so hom nayket qua xo xoket qua xo so.vntrúng thưởng xo sokq xoso trực tiếpket qua xskqxs 247số miền nams0x0 mienbacxosobamien hôm naysố đẹp hôm naysố đẹp trực tuyếnnuôi số đẹpxo so hom quaxoso ketquaxstruc tiep hom nayxổ số kiến thiết trực tiếpxổ số kq hôm nayso xo kq trực tuyenkết quả xổ số miền bắc trực tiếpxo so miền namxổ số miền nam trực tiếptrực tiếp xổ số hôm nayket wa xsKQ XOSOxoso onlinexo so truc tiep hom nayxsttso mien bac trong ngàyKQXS3Msố so mien bacdu doan xo so onlinedu doan cau loxổ số kenokqxs vnKQXOSOKQXS hôm naytrực tiếp kết quả xổ số ba miềncap lo dep nhat hom naysoi cầu chuẩn hôm nayso ket qua xo soXem kết quả xổ số nhanh nhấtSX3MIENXSMB chủ nhậtKQXSMNkết quả mở giải trực tuyếnGiờ vàng chốt số OnlineĐánh Đề Con Gìdò số miền namdò vé số hôm nayso mo so debach thủ lô đẹp nhất hôm naycầu đề hôm naykết quả xổ số kiến thiết toàn quốccau dep 88xsmb rong bach kimket qua xs 2023dự đoán xổ số hàng ngàyBạch thủ đề miền BắcSoi Cầu MB thần tàisoi cau vip 247soi cầu tốtsoi cầu miễn phísoi cau mb vipxsmb hom nayxs vietlottxsmn hôm naycầu lô đẹpthống kê lô kép xổ số miền Bắcquay thử xsmnxổ số thần tàiQuay thử XSMTxổ số chiều nayxo so mien nam hom nayweb đánh lô đề trực tuyến uy tínKQXS hôm nayxsmb ngày hôm nayXSMT chủ nhậtxổ số Power 6/55KQXS A trúng roycao thủ chốt sốbảng xổ số đặc biệtsoi cầu 247 vipsoi cầu wap 666Soi cầu miễn phí 888 VIPSoi Cau Chuan MBđộc thủ desố miền bắcthần tài cho sốKết quả xổ số thần tàiXem trực tiếp xổ sốXIN SỐ THẦN TÀI THỔ ĐỊACầu lô số đẹplô đẹp vip 24hsoi cầu miễn phí 888xổ số kiến thiết chiều nayXSMN thứ 7 hàng tuầnKết quả Xổ số Hồ Chí Minhnhà cái xổ số Việt NamXổ Số Đại PhátXổ số mới nhất Hôm Nayso xo mb hom nayxxmb88quay thu mbXo so Minh ChinhXS Minh Ngọc trực tiếp hôm nayXSMN 88XSTDxs than taixổ số UY TIN NHẤTxs vietlott 88SOI CẦU SIÊU CHUẨNSoiCauVietlô đẹp hôm nay vipket qua so xo hom naykqxsmb 30 ngàydự đoán xổ số 3 miềnSoi cầu 3 càng chuẩn xácbạch thủ lônuoi lo chuanbắt lô chuẩn theo ngàykq xo-solô 3 càngnuôi lô đề siêu vipcầu Lô Xiên XSMBđề về bao nhiêuSoi cầu x3xổ số kiến thiết ngày hôm nayquay thử xsmttruc tiep kết quả sxmntrực tiếp miền bắckết quả xổ số chấm vnbảng xs đặc biệt năm 2023soi cau xsmbxổ số hà nội hôm naysxmtxsmt hôm nayxs truc tiep mbketqua xo so onlinekqxs onlinexo số hôm nayXS3MTin xs hôm nayxsmn thu2XSMN hom nayxổ số miền bắc trực tiếp hôm naySO XOxsmbsxmn hôm nay188betlink188 xo sosoi cầu vip 88lô tô việtsoi lô việtXS247xs ba miềnchốt lô đẹp nhất hôm naychốt số xsmbCHƠI LÔ TÔsoi cau mn hom naychốt lô chuẩndu doan sxmtdự đoán xổ số onlinerồng bạch kim chốt 3 càng miễn phí hôm naythống kê lô gan miền bắcdàn đề lôCầu Kèo Đặc Biệtchốt cầu may mắnkết quả xổ số miền bắc hômSoi cầu vàng 777thẻ bài onlinedu doan mn 888soi cầu miền nam vipsoi cầu mt vipdàn de hôm nay7 cao thủ chốt sốsoi cau mien phi 7777 cao thủ chốt số nức tiếng3 càng miền bắcrồng bạch kim 777dàn de bất bạion newsddxsmn188betw88w88789bettf88sin88suvipsunwintf88five8812betsv88vn88Top 10 nhà cái uy tínsky88iwinlucky88nhacaisin88oxbetm88vn88w88789betiwinf8betrio66rio66lucky88oxbetvn88188bet789betMay-88five88one88sin88bk88xbetoxbetMU88188BETSV88RIO66ONBET88188betM88M88SV88Jun-68Jun-88one88iwinv9betw388OXBETw388w388onbetonbetonbetonbet88onbet88onbet88onbet88onbetonbetonbetonbetqh88mu88Nhà cái uy tínpog79vp777vp777vipbetvipbetuk88uk88typhu88typhu88tk88tk88sm66sm66me88me888live8live8livesm66me88win798livesm66me88win79pog79pog79vp777vp777uk88uk88tk88tk88luck8luck8kingbet86kingbet86k188k188hr99hr99123b8xbetvnvipbetsv66zbettaisunwin-vntyphu88vn138vwinvwinvi68ee881xbetrio66zbetvn138i9betvipfi88clubcf68onbet88ee88typhu88onbetonbetkhuyenmai12bet-moblie12betmoblietaimienphi247vi68clupcf68clupvipbeti9betqh88onb123onbefsoi cầunổ hũbắn cáđá gàđá gàgame bàicasinosoi cầuxóc đĩagame bàigiải mã giấc mơbầu cuaslot gamecasinonổ hủdàn đềBắn cácasinodàn đềnổ hũtài xỉuslot gamecasinobắn cáđá gàgame bàithể thaogame bàisoi cầukqsssoi cầucờ tướngbắn cágame bàixóc đĩaAG百家乐AG百家乐AG真人AG真人爱游戏华体会华体会im体育kok体育开云体育开云体育开云体育乐鱼体育乐鱼体育欧宝体育ob体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育亚博体育开云体育开云体育棋牌棋牌沙巴体育买球平台新葡京娱乐开云体育mu88qh88

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *