Тонколенточные солнечные элементы - Чопра К.
Скачать (прямая ссылка):
Тиммон и др. [35] провели исследование материалов для интегральных каскадных солнечных элементов со структурой GaAiAsSb — GaAsSb. Диффузионные переходы были успешно получены в материалах, предназначенных как для верхнего (GaAiAsSb), так и для нижнего (GaAsSb) элементов. Нижний элемент из GaAsSb с шириной запрещенной зоны 1,2 эВ, снабженный слоем окна из GaAiAsSb (1,7 эВ), в условиях АМО имел следующие характеристики: Кос~0,5 В, 7SC~20,4 мА/см2 и FF~0,72. Верхний элемент из GaAiAsSb (1,55 эВ) при наличии окна и просветляющего покрытия обеспечивал Voc~ — 0,57 В Jsc~8 мА/см2 и FF^0,68. Каскадные же элементы на основе этих материалов до сих пор не изготовлены.
Сакай и Умэно [18] предложили структуру каскадного сол-ненчого элемента из InP и Ino.ssGao^Aso.s Po.ie (ширина запрещенной зоны 0,827 эВ), для изготовления которого могут применяться обычные методы эпитаксиального осаждения. Тео-
394
Глава 8
ретическое исследование структуры показало, что в условиях АМО КПД составляет 19,5 % и может быть повышен до 22,2 % путем создания на поверхности InP толстого оптического окна из CdS. При толщине слоя CdS около 0,2 мкм ожидаемое значение КПД равно 27%. Авторами изготовлен каскадный солнечный элемент на основе GaAlAs — GaAs, кпд которого (23,5%) сравним с КПД обычных элементов с гетероструктурой или переменной шириной запрещенной зоны.
Чангом и др. [20] сообщалось об изготовлении каскадных солнечных элементов из кремния, имеющих переходы как на освещаемой, так и на большей части неосвещаемой поверхности. Толщина слоя кремния составляла 100 мкм. При этом получены значения КПД около 15%. Милнесом [36] рассмотрена возможность создания каскадных солнечных элементов в тонкопленочном исполнении с использованием технологии реотак-сиального осаждения1) пленок, а также были предложены процессы изготовления и структуры двухэлементных каскадных систем, КПД которых может составить 25.. .30 % 2).
Аризо и Лоферским [19] предложен интегральный каскадный солнечный элемент на основе двух элементов с гетеропереходами, имеющих общую базу из широкозонного полупроводника, который, как полагают, будет обладать высоким КПД. У освещаемого полупроводника ширина запрещенной зоны (?gi) больше, чем у третьего полупроводника (Еёз). Для ширины запрещенной зоны промежуточного полупроводника выполняется соотношение Eg2^Egi^Egs. КПД преобразователя на основе двух фотоактивных полупроводников с Egi = 2,0 эВ и ??3=1,2 эВ должен превысить 30%. В качестве материалов для такой структуры авторы предложили CuInSe2 (1,1 эВ) — CdS (2,4 эВ)—AgInS2 (1,9 эВ). Оба фотоактивных слоя хорошо согласуются с CdS по параметрам кристаллической решетки, различие между которыми составляет менее 1 %.
Согласно результатам расчета Генри [37], значения предельного КПД единичного солнечного элемента и каскадных элементов, в состав которых входят 2, 3 и 36 переходов, при 1000-кратной концентрации излучения и температуре 300 К в случае идеальных характеристик элементов равны соответственно 37, 50, 56 и 72%- Автор отмечает, что расхождение между найденным значением КПД (72%) и предельным термодинамическим КПД (93%) связано с излучательной рекомбинацией носителей в р — /г-переходах, к которым приложено прямое напряжение смещения.
^ Осаждение пленок на поверхности жидкой фазы. — Прим. перев.
2> Следует отметить, что советскими авторами (см. работу [1] в дополнительной литературе к данной главе) в эксперименте получены КПД 25.. .27 % на каскадных структурах и на структурах с внутренним переиз-лучающим слоем на основе системы AlGaAs — GaAs. — Прим. ред.
ЛИТЕРАТУРА К главе
1 А.К. Ghosh and Т. Feng, J. Appl. Phys.. 44. 2781 (1973).
2 T. Saitoh, S. Matsubara and S. Minagawa, Jpn.J. Appl Phys., 16, 807 (1977).
3 L.L. Kazmerski, F.R. White, M.S. Ayyagiri and Y.J. Juang, J. Vac. Sci, TechnoL, 14, 65
(1977). " "
4 F.C. Jain and M.A. Melehy, Appl. Phys. Lett., 27, 36 (1975).
5 S. Martinuzzi and O. Mallem, Phys. Stat. Sol. (a), 16, 339 (1973).
6 T.L. Chu, S.S. Chu, G.A. Van der Leeden, C.J. Lin and J.R. Boyd, Solid-State Electronics, 21, 7S1 (1978).
7 M. Purushottam, S.R. Das, A.K. Mukerjee and K.L. Chopra (unpublished).
8 H. Hadley, Proc. Workshop on Cadmium Sulphide Solar Cells and Other Abrupt Heterojunctions (Eds., K.W. Boer and J.D. Meakin), Delaware (1975), p. 553.
9 A. Rohatgi, J.R. Davis, P. Rai’-Choudhury, P.D. Blais and R.H. Hopkins, Study of Impurity Effects on Solar Cell bv l-V Analysis, Westinghouse Research Report 78-IF5-SOLEP-R1 (May 1978).
10 C. Feldman, N.A. Blum, H.K. Charles, Jr. and F.G. Satkiewicz, J. Electronic Materials. 7, 309 (1978).
H S.R. Das, A. Banerjee and K.L. Chopra, Solid-State Electronics, 22, 533 (1979).
12 S.R. Das, Ph.D. Thesis, Indian Institute of Technology. Delhi, India (1978).
13 A. Rothwarf and A.M. Barnett, Technical Report IEG/PV/TR/76/2 (1976).
14 M.J. Hampshire, Phys. Stat. Sol. (a), 1, 57 (1970).
}5 F. Pfisterer, Proc. Workshop on the II-Vl Solar Cells and Similar Compounds, Montpellier (September 1979), p. VIII-1.
16 P.J. Chen, S.C. Pao, A. Neugroschel and F.A. Lindholm, IEEE Trans. Electron Dev., ED-25, 386 (1978).
