Солнечные элементы: Теория и эксперимент - Фаренбрух А.
Солнечные элементы: Теория и эксперимент
Автор: Фаренбрух А.Другие авторы: Бьюб Р.
Издательство: М.: Энергоатомиздат
Год издания: 1987
Страницы: 280
Читать: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130
Скачать:
А. Фаренбрух, Р. Бьюб
СОЛНЕЧНЫЕ
ЭЛЕМЕНТЫ
Теория
и эксперимент
Перевод с английского ИП. Гавриловой и А.С. Даревского
Под редакцией доктора технических наук, профессора ММ. Колтуна
МОСКВА ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ 1987
ББК 31.252 Ф24 УДК 622.995
Ф24
Рецензенты: М. М. Колтун, А. В. Симашкевич
ALAN L. FAHRENBRUCH, RICHARD Н. BUBE
FUNDAMENTALS OF SOLAR CELLS. PHOTOVOLTAIC SOLAR ENERGY CONVERSION
New York. 1983
Фаренбрух А., Бьюб P.
Солнечные элементы: Теория и эксперимент/ Пер. с англ. под ред. М. М. Колтуна. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 280 с.: ил.
Рассмотрены основные физические процессы, происходящие в полупроводниковых солнечных элементах при преобразовании солнечного излучения в электроэнергию. Представлены соотношения, позволяющие оптимизировать конструкцию и параметры солнечных элементов из кремния и арсенида галлия. Дан анализ особенностей различных моделей солнечных элементов. Приведены результаты экспериментальных исследований по разработке солнечных элементов с высоким КПД преобразования энергии.
Для научных работников в области физики полупроводников и преобразования энергии, а также для аспирантов и студентов.
_ 2301000000-372
051 (01)-87
115-87 ББК 31.252
© Academic Press, 1983 © Перевод на русский язык, Энергоатомиздат, 1987
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
Авторы книг, посвященных фотоэлектрическому методу преобразования солнечного излучения в электрическую энергию, часто делают основной упор на проблемах, связанных с их личными научными интересами и специализацией. Эти книги, как правило, носят сравнительно односторонний — теоретический или экспериментальный — характер, и в них отражаются далеко не все фундаментальные научные проблемы, разрабатываемые при создании высокоэффективных солнечных элементов.
В книге, лежащей перед Вами, теория неразрывно сплетена с экспериментом, а основные физические процессы, происходящие при преобразовании света в электричество в солнечных элементах, рассмотрены как с точки зрения теоретических возможностей осуществления их без значительных потерь, так и с позиций экспериментатора, перед которым стоит задача получить наиболее простыми и воспроизводимыми технологическими методами солнечные элементы высокого качества. Эта книга посвящена раскрытию физической природы основных этапов преобразования света в электроэнергию в солнечных элементах; ее цель состоит в углублении и расширении наших знаний о физике фмечных элементов.
В научной периодике за последнее десятилетие появилось много публикаций этих авторов, в которых описаны выполненные ими исследования по созданию солнечных элементов новых типов, в основном на базе полупроводниковых соединений группы Аг Вб. В частности, им удалось разработать солнечный элемент с КПД более 10% на перспективной гетеро-структуре пленка ITO (смесь оксидов индия и олова) — теллурид кадмия.
Глубокое понимание рассматриваемых проблем и собственный научный опыт позволили авторам написать книгу, в которой изложены как основы полупроводникового фотоэлектричества, так и новейшие перспективные достижения в этой области знаний, причем изложены в очень четкой форме, доносящей до читателя суть происходящих физических явлений.
Авторы книги поставили перед собой не только образовательно-просветительную, но и чисто практическую задачу: научить инженера и научного работника создавать солнечный элемент не с КПД около 4—5%, что достаточно легко, а с КПД 10-20%, что уже требует глубокого понимания всех этапов процесса преобразования света в электричество. При построении книги авторы руководствовались весьма полезным методическим правилом: чтобы изучить сложное комплексное явление, полезно рассмотреть подробно его отдельные стадии. В связи с этим главы первой половины книги посвящены вопросам, без уяснения которых невозможно понять, как осуществляется генерация электрического тока в полупроводниковых структурах под влиянием солнечного света
3
и каковы пути улучшения эффективности каждой стадии преобразования света.
Авторам удалось в весьма сжатой и вместе с тем ясной форме изложить комплекс чрезвычайно сложных и взаимосвязанных вопросов, определяющих совершенство р-л-переходов в полупроводниках, не поступаясь при этом строгостью и научной корректностью в описании происходящих физических явлений.
Книга содержит также материал, посвященный анализу физических свойств солнечных элементов из определенных полупроводниковых материалов.
При этом основное внимание концентрируется на проблемах, наиболее актуальных для солнечных элементов конкретного типа. Так, много места отведено различным методам удешевления и очистки исходного сырья для получения кремния, изложены способы вытягивания кремния из расплава сразу в виде лент, представлены основные результаты работ, позволивших в последние годы резко увеличить КПД кремниевых солнечных элементов, таких, как разработка элементов с текстурированной внешней поверхностью, с изотипным барьером на тыльной стороне элемента, со сверхмелким залеганием р- л-перехода. При описании солнечных элементов на основе гетеропереходов авторы остановились главным образом на вопросах согласования кристаллографических параметров двух или трех полупроводниковых слоев, влиянии структурных факторов на электрофизические характеристики, методах изготовления гетеро-переходных солнечных элементов, особенно тонкопленочных, с помощью, например, газовой ]цри жидкостной эпитаксии, химической пульверизации, путем испарения в квазизамкнутом объеме.
