Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
242
для одной подложки интегрального модуля солнечных элементов на основе a-Si существует оптимальное число элементов.
Из данных рис. 5.2.8, а видно, что в случае модуля //типа размером 10 X X 10 см2 и с поверхностным сопротивлением лицевого контакта 10 Om/D оптимальным числом элементов является девять. Согласно этому были изготовлены интегральные модули // типа размером 10 X 10 см2, каждый из которых содержал девять элементов, соединенных последовательно. Структура элементов была следующей: Sn02/p(a-SiC: H)-i'-«-(a-Si: Н)/А1. Он характеризуется следующими показателями: (рис. 5.2.9) напряжение холостого хода 7,11 В, плотность тока короткого замыкания 12,41 мА/см2, коэффициент заполнения 0,648, к.п.д. 6,35 %.
5.2.7. Использование в товарах широкого потребления
В последние годы отмечается расширяющееся применение солнечных батарей на основе a-Si в товарах широкого потребления. Это связано с тем, что потребление мощности товарами широкого потребления значительно снижено за счет использования интегральных схем, а также все возрастающими требованиями к экономии энергетических ресурсов.
Интегральные солнечные модули на основе a-Si обладают рядом преимуществ перед солнечными батареями на основе монокристаллического кремния.
1. Интегральные солнечные модули на основе a-Si, изготовленные на одной подложке, дают высокое выходное напряжение и нет необходимости в соединении каждого элемента с токоведущими проводами, как это делается в случае солнечных элементов на основе монокристаллического кремния [41].
2. Спектральный состав, к которому высока чувствительность солнечных элементов на основе a-Si, подобен спектральному составу флуоресцентного света [42]. По этой причине a-Si-солнечные элементы пригодны для использования в помещении.
Разработан ряд различных типов интегральных солнечных модулей на основе a-Si для применения в карманных калькуляторах, часах, будильниках и радиоприемниках [43]. Образцы таких модулей приведены на
Рис. 5.2.10. Различные типы солнечных ин ктральпых мод)леи на основе a-Si, используемых для питания часов, будалышков, карманных калькуляторов и радиоприемников
243
Рис. 5.2.11. Примеры товаров широкого потребления, питаемых интегральными модулями солнечных элементов на основе a-Si
рис. 5.2.10. Поскольку a-Si-солнечные модули формируются из газовой фазы, то, как видно из рисунка, они могут быть получены различной формы. Виды товаров широкого потребления, работающие от интегральных модулей солнечных элементов, представлены на рис. 5.2.11.
5.2.8. Применение интегральных солнечных модулей на основе аморфного кремния в качестве источников силового питания
Использование интегральных солнечных модулей на основе a-Si в качестве источников силового питания постоянно расширяется. То, что солнечные модули формируются из газовой смеси,в них отсутствуют границы зерен, существенно упрощает их применение в виде батарей большой шющади.
Разработка таких солнечных батарей большой площади и непрерывное расширение их применения в различных исследовательских центрах мира находятся в прямой связи с повышением их к.п.д. [44]. Этот процесс также сопровождается попытками создания солнечных панелей, в которых используются интегральные солнечные модули большой шющади [43].
На рис. 5.2.12, а показана солнечная панель, разработанная Кувано и др. и состоящая из 20 солнечных модулей интегрального типа, каждый размером 10 X 10 см2. Эта панель имеет размеры 45 X 60 см2 и ее к.п.д.
244
Рис. 5.2.12. Солнечная панель, состоящая из 20 интегральных модулей (а) и размещение солнечных панелей на основе a-Si на крыше и окружающих карнизах (б)
на данный момент составляет приблизительно 5 %. Однако ожидается, что к.п.д. таких панелей увеличится когда будет повышен к.п.д. отдельных солнечных элементов на основе а-Ъь »
Для дальнейшего уяснения проблем, связанных с развитием и практическим использованием систем преобразования солнечной энергии, сконструирована демонстрационная модульная установка, состоящая из солнечных элементов на основе аморфного кремния [43]. Внешний вид установки представлен на рис. 5.2.12, б. Она предназначена также для получения данных по времени службы отдельного элемента. В этой конструкции 513 солнечных панелей, каждая из которых состоит из 20 солнечных модулей на основе a-Si размером 10X 10 см2. Панели установлены на крыше здания и окружающих карнизах. В настоящее время эта система способна вырабатывать 2 кВт/ч электроэнергии.
5.3. СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ НА ОСНОВЕ АМОРФНОГО КРЕМНИЯ НА ПОДЛОЖКЕ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ
X. ХАРУКИ, Ю. УЧИДА (Hiromi Haruki, Yoshiyuki Uchida. Euji Electric Corporate Reseach and Development Ltd.)
Рассмотрены последние достижения в области разработки солнечных элементов на основе аморфного'кремния, изготовленных на подложке из нержавеющей стали. Обсуждаются вопросы захвата легирующего элемента в г-слое р-/-л-структуры и в частности влияния примесных атомов бора (~ 10" см"3) на перенос носителей и характеристики элементов. Показано, что слой микрокристаллического легированного фосфором гидрогенизированного кремния со стороны окна существенно улучшает параметры солнечного элемента за счет уменьшения коэффициентов поглощения и отражения. Обсуждаются характеристики солнечных батарей большой площади в сочетании с вопросами оптимизации конструкционных параметров расположения элементов. Кратко затронуты также вопросы изучения модульных структур и стабильности солнечных элементов на основе аморфного кремния.
