Тонколенточные солнечные элементы - Чопра К.
Скачать (прямая ссылка):
c-t etf# я йн-ы я to о д л о ж # ё sc* ё* й о* р ьт--темш Ag^€r Мётоя^й^жуумнбго1 испарения? (GdS^ftM^y-
238
Глава 4
нания (Cu2S), получен КПД 7,3% при УОС = 0,53 В, /*с = = 19 мА/см2 и FF=0,62. КПД фотоэлектрического преобразователя, состоящего из восьми элементов размером 7x7 см, которые соединены между собой с помощью интегральной схемы, созданной на общем для всех элементов защитном стеклянном покрытии, достигает 4,3 % [11].
Седон и др. [13] с помощью вакуумного испарения и окунания изготовили на медных подложках с покрытием из цинка элементы со структурой CU2S—CdS, которые под имитатором солнечного излучения при интенсивности света 100 мВт/см2 имеют КПД до 6%, УОС=0,480 B,/sc = 20mA/cm2 и FF=0,63. Ба-нерджи и др. [19] на стеклянных подложках с покрытием из РЬ—Сг при проведении сухого химического процесса получили тонкопленочные солнечные элементы на основе C112S— ZnKCdi_KS с просветляющими покрытиями. При интенсивности излучения 100 мВт/см2 КПД элементов площадью 1 см2, в состав которых входит пленка чистого сульфида кадмия (х = 0), равен 6,5%, а соответствующие ему фотоэлектрические параметры имеют следующие значения: КОС=0,54 В, /^=19 мА/см2 и FF = 0,67.
Тыльно-барьерные солнечные элементы на основе Cu2S—CdS площадью 1,7 см2 с отражающим контактом, изготовляемые методами вакуумного испарения и окунания на кварцевых подложках, покрытых слоем Cd2Sn04, в условиях АМ1 обладают КПД до 5,2% при УОС=0,48 В, /«=17,1 мА/см2 и FF=0,634. Бхат и др. [18] у тыльно-барьерных элементов со структурой Cu2S—CdS площадью 1 см2, созданных сухим методом на стеклянных подложках с покрытием из оксида олова SnO*, легированного сурьмой, при интенсивности света 100 мВт/см2 получили значения напряжения холостого хода в пределах 0,47... 0,49 В. Дас и др. [15] изготовили солнечные элементы с обратным расположением слоев, у которых освещаемый слой C112S находится под CdS. При интенсивности излучения 100 мВт/см2 эти элементы имеют УОС=0,45 В, /«с=9 мА/см2 и FF=0,5, а соответствующее значение КПД равно 2%. В данном случае причиной низких КПД являются высокое последовательное сопротивление и малый ток короткого замыкания элементов вследствие неоптимальных значений толщины слоя CU2S и параметров контактной сетки. Изготовляемые в лаборатории авторов тонкопленочные элементы со структурой CU2S—CdS, у которых формирование слоя Cu2S осуществляется в процессе электрохимической реакции, обычно имеют КПД 2... 3 % (конструкция этих элементов не оптимизировалась).
Тонкопленочные солнечные элементы на основе CujS— 2nxCdi_*S, получаемые посредством пульверизации с последующим пиролизом, как правило, превосходят по эффективности элементы аналогичного типа, создаваемые с помощью вакуум-
Солнечные элементы на основе сульфида меди
239
ного испарения. Мартинуцци и др. [56], а также Буньо и др. [41] сообщали об изготовлении тыльно-барьерных элементов площадью 1 см2 со слоем CdS, осаждаемым методом пульверизации, и пленкой C112S, выращиваемой в процессе окуйания, КПД которых при интенсивности солнечного излучения 100 мВт/см2 достигает 4,5%, а значения Vос, Jsc и FF равны соответственно 0,425 В, 19 мА/см2 и 0,56. Большое последовательное сопротивление элементов ( — 4 Ом) обусловливает низкий коэффициент заполнения вольт-амперной характеристики. При использовании метода пульверизации Сингхом [29] были получены элементы площадью 1 см2 с КПД до 5,3%. КПД тыльно-барьерных солнечных элементов со структурой C112S—CdS на стеклянных подложках, покрытых слоем SnO*, полностью изготовленных методом пульверизации с последующим пиролизом, согласно сообщению Джордана [30], достигает 4,92%. Элементы площадью
1 см2, созданные Банерджи [19] на стеклянных подложках (с покрытием из оксида олова SnO*, легированного сурьмой) и состоящие из слоя Zn0,iCd0,9S, нанесенного методом пульверизации, и пленки Cu2S, выращенной при проведении мокрого химического процесса, при интенсивности света 100 мВт/см2 имеют КПД 5,6%, У0с = 0,45 В, 7SC=19 мА/см2 и FF = 0,65. В том случае, когда базовой областью элементов служит слой чистого сульфида кадмия, Уос = 0,4 В, /sc=15 мА/см2 и FF = 0,7, что отвечает КПД —4 % [24]. Основными причинами довольно низких значений КПД солнечных элементов, создаваемых методом пульверизации, являются невысокое напряжение холостого хода (0,37 ... 0,45 В) и большое последовательное сопротивление, вызывающее уменьшение коэффициента заполнения вольт-амперной характеристики. В неопубликованной работе Сингха сообщается о получении данным методом элементов, имеющих КПД около 7%. Мартинуцци недавно изготовил элементы с КПД 8%. В лаборатории авторов методом пульверизации созданы высокоэффективные тыльно-барьерные солнечные элементы усовершенствованной конструкции, у которых благодаря наличию изотопного тыльного барьера плотность тока короткого замыкания превышает 30 мА/см2. Однако после непродолжительной выдержки элементов в обычных условиях уменьшается до значений — 20 мА/см2.
Тонкопленочные солнечные элементы, получаемые на покрытых золотом стеклянных подложках с помощью вакуумного испарения CdS и ионного распыления Cu2S [57], согласно результатам испытаний в естественных условиях при интенсивности света 82 мВт/см2, имеют максимальный КПД около 4 %.. У элементов со структурой C112S—CdS, полностью изготовленных методом ионного распыления [31, 58], отмечены существенно более низкие значения КПД. Солнечные элементы площадью 2*4 см2, согласно данным Андерсона и Джоната [58], при интенсивности
