ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА

Солнечные элементы

Солнечные элементы (СЭ) в зависимости от материала и технологии изготовления делятся на:

- кремневые (объемные, тонкопленочные);

- СЭ на основе соединений: (А2В6, CdS/CdTe, А3В5 и др.).

В зависимости от структуры материала СЭ подразделяются на кристаллические, поли - кристаллические и аморфные.

Наибольшее развитие получили кремниевые СЭ на базе монокристаллического кремния c-Si. Это обусловлено следующими причинами:

- отработана технология получения кремния и выращивания /»-«-переходов;

- элементы этого типа имеют высокие параметры (кпд, стабильность и надежность); эффективность СЭ на основе c-Si достигает 26%, коммерческие образцы СЭ имеют эффективность 14...18%, поликристаллические 12-14%.

Ключевыми направлениями в развитии данного направления являются:

- создание эффективных и дешевых технологий получения кремния;

- повышение эффективности путем совершенствования технологии и изготовления СЭ, исследования и создания комбинированных СЭ и т. д.

Тонкопленочные аморфные солнечные элементы. Наибольшее развитие в области аморфных тонкопленочных СЭ получила технология аморфного кремния.

Аморфный гидрогенизированный кремний (a-Si:H) в настоящее время считается одним из основных материалов солнечной энергетики. Солнечные батареи из a-Si:H обладают рядом преимуществ:

- большое значение напряжения холостого хода;

- возможность нанесения на большие площади;

- использование в качестве подложек различных материалов (стекло, нержавеющая сталь, полиамид);

- энерго - и ресурсосберегающая технология;

- низкая стоимость.

Лучшая эффективность СЭ на основе a-Si:H — 13%. Она получена на элементе с трой­ной р—i—w-структурой.

Главные проблемы в области технологии a-Si:H:

- повышение стабильности параметров СЭ (создание многопереходных СЭ);

- повышение эффективности СЭ.

Тонкопленочные поликристаллические солнечные элементы. В настоящее время в области тонкопленочных поликристаллических СЭ основной является технология СЭ на базе CdS/CdTe и CIS (CuInSe и др.). Промышленность выпускает солнечные батареи на основе CdS/CdTe с кпд 8% и высокой стабильностью. Эффективность экспериментальных образцов составляет 15... 16%.

Интерес к солнечным элементам, базирующимся на технологии CIS, связан с возможно­стью получения высокоэффективных СЭ (кпд около 14... 16%).

Основные направления исследований в области тонкопленочных поликристаллических СЭ связаны с созданием такой технологии элементов, которая обеспечила бы высокую ста­бильность параметров и возможность нанесения пленок на поверхности больших размеров.

Технико-экономические показатели СЭ из различных материалов приведены в табл. 9.2.

Доминирующее положение в технологии СЭ занимают кремниевые (более 80% мирово­го объема производства).

Поликристаллические и монокристаллические солнечные элементы - отличия здесь