ТОНКОПЛЕНОЧНЫЕ. СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. НА ОСНОВЕ КРЕМНИЯ

Влияние температуры и радиации на параметры солнечных элементов

При увеличении температуры диффузионные длины в Si и GaAs воз­растают, поскольку коэффициент диффузии не изменяется либо увеличива­ется, а время жизни неосновных носителей возрастает при повышении

42

	солнечных элементов на основе Si и GaAs " width="178" height="324 "/>

температуры. Увеличение диффузионной длины неосновных носителей приводит к росту 1к з. Однако этот эффект невелик и составляет порядка 0,07 %/К (рис. 2.24).

Рис. 2.24. ВАХ солнечного элемента
при различных температурах

Принимая во внимание, что 1ф >> I01, из уравнений (2.17) и (2.21) с учетом закона действующих масс для носителей заряда

фототок, а значит, и ток короткого замыкания 1к з прямо пропорционален

интенсивности излучения (рис. 2.26). В то же время в соответствии с выра-

43

жением (2.22) напряжение холостого хода Ux x имеет логарифмическую за­висимость от интенсивности излучения.

В космических условиях выходная мощность солнечных элементов понижается в связи с тем, что облучение частицами высоких энергий на удаленных орбитах приводит к образованию дефектов в полупроводнике.

Из выражений (2.37) и (2.40) видно, что фототок снижается с умень­шением диффузионных длин Ln и Lp. Время жизни избыточных неоснов­ных носителей при облучении полупроводника частицами высоких энер­гий меняется по закону

1 = — + КгФ, (2.46)

I IQ

где iq — исходное время жизни; К — постоянная; Ф — доза радиации.

Из выражения (2.46) следует, что скорость рекомбинации неосновных носителей пропорциональна исходной концентрации рекомбинационных центров и их концентрации, вводимой в полупроводник в процессе облу­чения и пропорциональной дозе попадающих на полупроводник частиц.

Поскольку диффузионная длина равна VDI, a D слабо зависит от облучения (или от уровня легирования), соотношение (2.46) можно записать в виде

■Хт + КФ,

LQ

исходная диффузионная длина; К = K/D.

Для повышения радиационной стойкости в солнечные элементы вво­дится литий, который легко диффундирует и образует комплексы с радиа­ционными точечными дефектами. Очевидно, Li нейтрализует дефекты и препятствует деградации времени жизни. Для снижения числа частиц вы­соких энергий, достигающих элемента в космическом пространстве, перед лицевой поверхностью элемента должно помещаться защитное покрытие (например, содержащая церий тончайшая бумага).

2.5.2. Соединение отдельных солнечных элементов

Отдельные солнечные элементы на практике не используются. От­дельный солнечный элемент имеет низкие значения /к з и их х, в частно­сти, кремниевый СЭ площадью 2 см2 — напряжение холостого хода 0,5­0,6 В и ток короткого замыкания от 30 до 60 мА.

Если необходимо обеспечить высокие значения тока, используется па­раллельное соединение солнечных элементов (рис. 2.27). Вольт-амперные характеристики солнечных батарей с различным количеством параллельно соединенных солнечных элементов представлены на рис. 2.28.

Рис. 2.29. Последовательное Рис. 2.30. ВАХ СЭ, соединенных

соединение солнечных элементов последовательно

Последовательно-параллельное соединение элементов в большую ба­тарею позволяет подводить к нагрузке одновременно большие напряжения и токи.