Тонколенточные солнечные элементы - Чопра К.
Скачать (прямая ссылка):
Согласно данным де Велде [14], концентрация Cd в пленках CU2S, выращенных с помощью реакции замещения в твердой ¦фазе, ниже предела разрешения аналитического оборудования, и, следовательно, при сухом методе изготовления элементов слой Cu2S и область р—/г-перехода отличаются более высокой степенью чистоты. Аналогичные результаты были получены и другими авторами [21, 39], однако они отмечали наличие кадмия на поверхности CU2S и наблюдали диффузию меди в QdS.
Мартинуцци и др. [22] установили, что в слоях Zn*Cdt_*S, осаждаемых посредством испарения из одного источника, концентрация Zn, слабо изменяющаяся по толщине слоя, возрастает вблизи свободной поверхности. При совместном испарении ZnS и CdS образуются пленки, однородные по составу. Исследования методами оже-спектроскопии и электронной спектроскопии для химического анализа, позволяющими изуча*гь состав пленок послойно [55], показали, что в солнечных элементах со структурой C112S—Zn*Cdt_*S, изготовленных с помощью сухого процесса, профили концентрации Zn и Cd существенно отличаются По форме во всех областях элементов, от внешней поверх-
236
Глава 4
ности и до внутренней части базового материала: В сл<э? Gu^S наблюдается аномально высокая концентрация* цинка, приблизительно равная” его концентрации в базовой области: Отношение концентраций атомой Zn и Cd выше единицы в большей части объема слоя Cu2S. Методом электронной спектроскопии для химического анализа идентифицированы Си, Си2+ и Zn2+; Сера в основном содержится в сульфидах, и лишь небольшое количество сульфатов (S042“) обнаружено на внешней поверхности элементов. Результаты анализа показывают, что в' процессе реакции замещения ионы Zn2+ диффундируют к поверхности медленнее, чем ионы Cd2+. Этот вывод подтверждает наблюдаемое уменьшение скорости роста слоя Cu2S (выращиваемого посредством окунания) при повышении концентрации цинка.
Полученные методом оже-спектроскопии для тонкопленочных солнечных элементов на основе CU2S—CdS характерные профили распределения по толщине входящих в их состав химических элементов показаны на рис. 1.10.
4.4 Фотоэлектрические характеристики
В данной разделе будут приведены типичные рабочие характеристики тонкопленочных солнечных элементов на основ-е CU2S—ZnCtfS, изготовляемых различными методами, а в следующем раздела мы рассмотрим влияние некоторых технологических процессов'^ свойств мМёриалов'на параметры этих элементов.
4.4.1 ВолЬт-ампёрные характеристики
В’'настоящее вр№я наиболее'эффективными являются тонкО-нлен&чные' солнечнее Элементы с просветлякадим^окрытие^ кЬ-;тВрУЙ лдОжЩ^а^слЬй Zn^Gdi^S,'осуждаемый методом #акуу-М--ногокйСЙ1^#1йягна медную подложку е покрытием из Zn*;- и слой Cu2S, нх3л^йемъ1йиег- пой’ОДбй^йшкрого^прьцес&’а [7]. В естественных ^усло<прй^ интенсивности солнечною- . излучения
81,2 mBt/cm"2 ^элШ^ентЙ таЙЙг^о^ Tlfftk^ (площадью 0/98 сМ^'рШт следующие ^фбтбэЛектричёсйда ^арамётрыг’ КПД ff—’Ю;2‘°/й на-йржеШЙ^ёлЙстд^^хода Vfttf*0;S99 'тсж,а;- !кО’рот-
kofo за&Ш&нШ'Фзк— 18;б тА/т2" й‘ ^коэффй^иейт МШМШпя M^aKf^fcTffiM^PF^К}/748'/-Параметр- ёде-
М?3щий шадёйтр^цйю^Жй^рв1 пЙнйЖенйбй KfefeiireWf^аГцйёйР н®1^МтШшвй&Мг- ШлуШтп 82 'M-BT^^>^iaS^^'^^HMtpHO т&’4адм -я*е КПД (^^Ц;0,4^%)^ри V0c — {& ^F^0;69!?V"n^Sttb^raW?f^^to
зк счет уве^чёни5#^Мрй1к^Ш^холос^о^’хода^гГрЬ ^ЙвайВР^вйбб-
? ^ййШйШ^бЧн^Х 'ЙО^йё^нШ1 •Мё'Меи'гё!
Солнечные элемент^ rfaf основе сульфида меди
а б
Рис. 4.5. Вольт-амперные характеристики высокоэффективных тонкопленочных солнечных элементов на основе Cu2S—CdS (а) и Cu2S— Zn0iieC'tf^84S (б), изготовленных“ методом испарения в сочетании с мокрым'химическим процессом [6, 7]; а — площадь элемента А = 0,84 см2, интенсивность излучения Н = 87,9 мВт/см2; б — А = 0,98 см2, Н = 81,2 мВт/см2.
CdS площадью 0,884 см2, получаемых посредством окуйания слоя CdS, осажденного методом испарения [6, 8], й снабженных просветляющим покрытием, в естественных условиях при- интенсивности света 87,5 мВт/см2 достйгйут КПД 9,15%, которому Отвечают 1/ос —0,5Ю В, /se —21<8 мА/<*м2 h'FF = 0,714. Приведенные выше результаты для солнечных элементов со структурами Cu'2S—ZnCdS' и Cu2S^-CdS получены Холлом и Др. {6—8}#унй-верситете шт. Дедавэр. На риё. 4.# изображены ввльт*?мпер№е характеристики йысокоэффект}1вных фронтально-барьерных тонкопленочных солнечных элементов «на -осно^ - Gu2S^ZiiGid*S и •Gu2S-— CdS с проев'о^ЛяЮщиМ- покрытием? й оТражакЩим # контактом, изготовленныхfс помои^ькг вакуумного испаре^ия^мбк-
рбго химического процесса/ *• * г. — * 1 •~1.
* ы'льно-барьерйЫе элементы, "созда^^мътМабор^тории^ав-торо# при-* й^иалнзовании -вакуумного wmap&RHd w про?ёй$йии химической' рёакции*^твердой*-;фазе;' обладают ’вы&эк&м** f 6%0‘М {шроткото* замыкания и КПД' ^ Ю‘% \18\. ОДнако усгайойШенй, .ч*о в этих эЛемштах- допОлните'л^йУй в^Мд'в ?$ь дают ^Wc?tch 'Мйерхноеггйр ;и!ШДягщ»е?я * за турё^елйш- актййй^й яйЩадй. В:ел;едсФвие это^Ыйй ре^шый^КЙД^имее^ более^изкоёШайение.
Хьюиг и др. [43] соо^^Лй^^ом:-^то-в^сл(>вйях:;АМ§^йрй интанеивиос-тй-- измученйя ^5 мВт^шфу^рмЖМйроММй^ тонкопленочных^ ШЪШнтов разм^ЩГ^-Х 7 ^прй<‘!Шощад&^оя
