Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С. -> "Физика полупроводниковых приборов Книга 2" -> 125

Физика полупроводниковых приборов Книга 2 - Зи С.

Зи С. Физика полупроводниковых приборов Книга 2 — М.: Мир, 1984. — 456 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikovihpriborov21984.djvu
Предыдущая << 1 .. 119 120 121 122 123 124 < 125 > 126 127 128 129 130 131 .. 145 >> Следующая

нагрузке при поглощении одного фотона и при оптимальном согласовании
элемента с внешней цепью.
Для данного полупроводника плотность тока насыщения Js может быть
получена из формулы (3). Минимальное значение Js для Si при 300 К
составляете 10'16 А/см2. При АМ1,5 плотность тока короткого замыкания
/кз, равную JL, можно получить графически из рис. 2:
Результат такого интегрирования показан на рис. 6 (кривая 1) [11]. Если
значения Js и JL известны, величину Ет можно получить с помощью
численного решения трансцендентных уравнений (4), (7) и (9). Поскольку
величина Ет зависит от Js, она зависит также от параметров материала
(таких, как т, D и уровни легирования). Идеальная эффективность
преобразования реализуется при оптимальном выборе параметров материала,
когда величина Ja минимальна. Поведение Ет для полупроводников с
различной шириной запрещенной зоны показано на рис. 6 (кривая г).
Идеальная эффективность преобразования равна от-
(4)
Р = IV = ISV _ i) __ fLy,
(5)
Рт = ImVm ~ 1L [V^ - у In (1 + рки) -j-\=Il (Ejq), (8)
где
(9)
ОО
(Eg) = q J (dnph!dhv) d (hv).
(10)
396
Глава 14
C = f солнце ИМ f,f?
1 Z J
ho, эВ
Рис. 6. Зависимость плотности потока фотонов в солнечном спектре от
энергии фотона и графический метод определения эффективности
преобразования [II].
ношению максимальной выходной мощности к внешней мощности (мощности
падающего излучения) Pin и может быть определена графически из рис. 6:
Т] = -й- = lL(pmlq) = [Vlh (qlkT) e'V'nlltT)lPl",
rin *in
ИЛИ
л
Прямоугольник со сторонами Ет и пр^ Площадь под кривой 1
(И)
(11а)
где площадь под кривой 1 равна 5,2-1017 эВ/(см2-с). Максимальная
эффективность оказывается равной 31 % и достигается при Eg - 1,35 эВ,
если использовать параметры материала, характерные для полупроводников
типа АШВУ.
На рис. 7 приведена зависимость идеальной эффективности солнечного
элемента при 300 К от ширины запрещенной зоны [131. Кривая с отметкой С
=1 соответствует АМ1,5. Небольшие осцилляции на ней связаны с характером
поглощения излучения в атмосфере. Предельное значение идеальной
эффективности можно также вычислить на основании принципа детального
равно-
Солнечные батареи
397
весия [14] или в предположении, что потери обусловлены лишь излучательной
рекомбинацией [11]. Эти методы также приводят к результатам, близким к
получаемым с помощью графического построения и приведенным на рис. 7.
Отметим, что кривая эффективности имеет широкий максимум, в пределах
которого к. п. д. слабо зависит от Eg. Поэтому все полупроводники,
которые имеют ширину запрещенной зоны от 1 до 2 эВ, относятся к
материалам, пригодным для создания солнечных элементов. Существует ряд
факторов, снижающих идеальную эффективность, вследствие чего реальные
значения эффективности преобразования ниже идеальных. О реальных
солнечных элементах речь пойдет в следующих разделах.
На рис. 7 приведена также кривая идеальной эффективности для случая
оптически сконцентрированного излучения интенсивностью 1000 солнц (т. е.
844 кВт/м2). Детальное обсуждение проблем, связанных с оптической
концентрацией излучения, проведено в разд. 14.5. Максимум идеальной
эффективности преобразования возрастает с 31 % (при С = 1) до 37 % (при С
- = 1000). Это возрастание связано в основном с увеличением Vxx, которое
приводит к увеличению Ет в соответствии с формулой (9). Поведение
плотности тока короткого замыкания JL иллюстрируется рис. 8 [11].
Отметим, что расстояние по горизонтали между кривыми 1 и 2 на этом
рисунке меньше, чем на рис. 6. На рис. 8 приведена также зонная диаграмма
полупроводниковой
С;
Si
Ж К
40
ТпР
Ga/4s
Рис. 7. Зависимость идеального ^ к. п. д. солнечного элемента от Ее
при солнечном освещении и при 1000-кратной концентрации солнечного
излучения (71 - 300 Ю [13].
о
1 2 Сд. ЭВ
398
Глава 14
64
32
16
о
1 Z
Энергия, эв
Рис. 8. Зависимость плотности потока фотонов от их энергии в спектре
концентрированного солнечного излучения и графический метод определения
к. п. д. в каскадных солнечных элементах с последовательно соединенными р
- п-псре-ходами [11].
структуры, которую можно использовать для высокоэффективного
преобразования концентрированного солнечного излучения. Для нахождения
максимальной эффективности можно использовать графический метод, положив
плотности тока во всех р-"-переходах одинаковыми. Для двух
последовательных р-"-переходов максимально возможный к. п. д. достигает
50 % и реализуется при EgX = 1,56 эВ и Egz - 0 ,94 эВ. Для трех переходов
к. п. д. достигает 56 % при Egl = 1,75 эВ, Eg2 = 1,18 эВ и Eg9 = 0,75 эВ.
При дальнейшем увеличении числа переходов к. п. д. растет очень медленно:
так, при 36 переходах максимум к. п. д. равен 72 %.
14.3. СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ НА р-я-ПЕРЕХОДАХ
В этом разделе рассмотрены прежде всего кремниевые солнечные элементы с -
"-переходами, поскольку они служат как бы эталонным прибором для всех
солнечных батарей. На спутниках и космических кораблях плоские солнечные
Предыдущая << 1 .. 119 120 121 122 123 124 < 125 > 126 127 128 129 130 131 .. 145 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed