Изучение солнечных фотоэлектрических элементов

Типы солнечных элементов

Наибольшее распространение в фотоэлектрических установ­ках получили кремниевые элементы трех видов на основе моно- кристаллического (КПД до 21,5%), поликристаллического (КПД 14-17%) и аморфного кремния (КПД 5-8%) (рис. 1.11) [6]. Разли­чие между этими видами в том, как организованы атомы кремния в кристалле.

В фотоэлектрических элементах имеется задний контакт и 2 слоя кремния разной проводимости, сверху сетка из металличе­ских контактов и антибликовое просветляющее покрытие, кото­рое дает солнечному элементу характерный синий оттенок. Ти­пичные размеры солнечных элементов (СЭ) и их электрические параметры приведены в табл. 1.1

В солнечной энергетике одним из перспективных материалов для создания высокоэффективных фотоэлектрических элементов является арсенид галлия (GaAs). Такие элементы обладают высо­ким КПД (для однопереходных элементов около 28 % [6]). От­дельно можно выделить элементы, использующие органические материалы. Фотоэлектрические элементы на основе диоксида ти­тана (ТЮ₂), покрытые органическим красителем, имеют КПД около 11 % [6]. Принцип работы элемента основан на фотовоз­буждении красителя и быстрой инжекции электрона в зону про­водимости ТЮ₂.

В последние годы разработаны новые типы материалов для тонкопленочных фотоэлектрических элементов, например, медь- индий-диселенид и теллурид кадмия (CdTe). Такие солнечные

элементы в последнее время широко используются. Технологии их производства постоянно развиваются, за последнее десятиле­тие КПД тонкопленочных элементов вырос примерно в 2 раза.

Последние технологии используют гибридные методы. Так появились элементы, которые имеют как кристаллический пере­ход, так и тонкий полупрозрачный аморфный, расположенный над кристаллическим. Так как кристаллы и аморфный кремний наибо­лее эффективно преобразуют только часть спектра света и эти спектры немного отличаются, применение таких гибридных эле­ментов позволяет повысить общий КПД солнечного элемента. В лабораториях уже получен КПД порядка 45% [6]. Конечно, до мас­сового использования такие технологии дойдут еще не скоро, но работа по удешевлению изготовления солнечных элементов по­стоянно ведется во всем мире.