К.П.Д солнечных элементов тна монокристаллическом кремнии

[Наталья Владимировна]

У нас есть методики уменьшения поверхностной рекомбинации кремниевой текстурированной поверхности.

[Alekc]

А к чему приведёт уменьшение поверхности
Можно раскрыть этот вопрос поподробнее?

[Наталья Владимировна]

А к чему приведёт уменьшение поверхности
Можно раскрыть этот вопрос поподробнее?

На текстурированной поверхности кремния велика скорость поверхностной рекомбинации, то есть мало время жизни генерированных фото-носителей заряда. Мы можем уменьшить скорость поверхностной рекомбинации, то есть увеличить время жихни, то есть увеличить к.п.д.

[Alekc]

Ну если сейчас КПД 13% ТО КАКИМ ОН БУДЕТ ПОСЛЕ УМЕНЬШЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ?
и ДОРОГОЕ ЛИ ЭТО УДОВОЛЬСТВИЕ?

[Наталья Владимировна]

Ну если сейчас КПД 13% ТО КАКИМ ОН БУДЕТ ПОСЛЕ УМЕНЬШЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ?
и ДОРОГОЕ ЛИ ЭТО УДОВОЛЬСТВИЕ?

 Уменьшения поверхности нет, есть уменьшение потерь на поверхности. Эффективное время жизни для текстурированной поверхности увеличивается вдвое. Расчета к.п.д. мы не делали, но коэффициент заполнения увеличивается в 1,5-2 раза. Тот к.п.д., который Вы сообщаете(13%) имеет элемент с текстурированной поверхностью? Есть ли на нем какое-то покрытие ? Эффект дает нанесение специального покрытия. Насколько это дорогое удовольствие, сказать не могу, на стоимости будет сказываться и стоимость  нового материала покрытия, и технология его изготовления. И то, и другое не очень отличается по затратам от традиционно используемых. По сравнению с многослойными покрытиями,возможно, будет дешевле.

[alex946]

Хотя бы лабораторный образец был, померять в сравнении с серийным. Прикинуть стоимость. Долговечность опять же. А так - это пока вилами на воде всё...

[Наталья Владимировна]

Хотя бы лабораторный образец был, померять в сравнении с серийным. Прикинуть стоимость. Долговечность опять же. А так - это пока вилами на воде всё...

Чтобы сравнивать с серийным, лабораторный образец надо делать примерно по той же технологии, то есть кремниевые подложки должны быть одинаковыми, легирующия примесь одна и та же и в одной концентрации, глубина залегания р-п-переход, контакты одинаковые. Эти параметры мы не оптимизировали, т.к.  нас интересовали  только эффекиы на поверхности.  Подобное сравнение есть в одном патенте, к сожалению, не помню точно его выходных данных. Появился он где-то в 90-е годы, одним из авторов был Аношин Ю.В. из ИКИ АН ( институт космических исследований). Они исследовали солнечный элемент  с одним  из наших материалов на текстурированной поверхности кремния.  Если у Вас есть возможность поискать патенты,  можете попробовать его найти. Последние данные по нашей работе есть в материалах конференции "Электроника и информатика 2005", МИЭТ Зеленоград, 2005. т 1. с.255.

[Alekc]

Получается что это всё теория а на практике как себя поведёт ваш метод ещё неизвестно

[Наталья Владимировна]

Получается что это всё теория а на практике как себя поведёт ваш метод ещё неизвестно

Нет, как раз это все сделано реально на текстурированной поверхности кремния, у нас сделана экспериментальная работа, теория нас особо не интересовала.  Расчеты коэффициентов отражения, фототока, к.п.д. солнечного элемента с текстурированной поверхностью в литературе есть. И наши результаты вполне надежны, все это делалось не раз, мы занимаемся этим вопросом достаточно давно. Но вся работа проводилась в рамках ВУЗовской лаборатории, заводскую технологию изготовления солнечных элементов мы воспроизвести и не пытались. Солнечный элемент как прибор мы не делали, просто исследовали эффекты на текстурированной поверхности кремния.

[Alekc]

Сейчас в Европе выделяются субсидии на производство и установку солнечных батарей и поэтому все заводы загружены заказами
И я думаю эта тема могла бы заинтересовать производителя
Вы не пробовали выходить на международный рынок?

[Наталья Владимировна]

С некоторым опозданием прочитала Ваше сообщение и отвечаю. На международный рынок выходить не пробовали. Нет опыта рыночных взаимоотношений, да и выходить пока что не с чем, готового прибора нет, есть лишь ислледование определенных эффектов.Предпочли бы иметь дело с кем -то из отечественных производителей фотоэлектрических модулей. И ближе, и проще отношения устанавливать. Есть ведь производители и в Краснодаре, и в Рязани, и в Москве. Как на них выйти?

[Alekc]

Да выйти на них не проблема
Главное заинтересовать их потому как они обычно без денег
Конечно же надо поддержать отечественного производителя а то они уже стали отставать от европейского производства
В Европе давно уже перешли на 165 - 230 ваттные батареи и расширяют производство а у нас только на заказ и все предприятия работают только на дачников и о геологов
Я вышлю вам адреса в личку чтоб здесь не заниматься рекламой и попробуйте их расшевелить а то уже наши батареи и покупать не хотят
Стыдно для страны запускающей спутники использующие солнечные батареи

[Alekc]

Как работает классический солнечный элемент? Там есть два тонких слоя полупроводников. Один из них n-типа (с избытком электронов в энергетической зоне проводимости), а другой p-типа (с избытком "дырок").



Ток во внешней цепи, подключённой к слоям, возникает, когда падающий на полупроводник n-типа фотон поглощается электроном из валентной зоны, вследствие чего последний увеличивает свою энергию и "прыгает" через так называемую "запретную зону" на уровень проводимости.

 
Ширина запретной зоны, которую нужно преодолеть, определяет частоту излучения, на которую будет откликаться эта фотоэлектрическая ячейка. Похоже на пропасть, которую можно перепрыгнуть лишь в один приём, но никак не в два шага.

Почему же обычные солнечные батареи имеют низкий КПД? А просто если энергия фотона недостаточна для "прыжка" (частота света низкая), фотон вообще не поглощается материалом. А если слишком высокая, львиная доля энергии падающего света теряется впустую — уходит на нагрев материала.

Кристаллический кремний, например, имеет запретную зону шириной в 1,1 эВ. Большая часть фотонов, испускаемых Солнцем, имеет значительно большую энергию. Потому кремниевые фотоэлементы никогда не будут обладать высоким КПД.

Физикам известна масса полупроводников, составленных из сложных смесей, которые откликаются на ту или иную частоту излучения. Давно возникла идея: сделать слоёный пирог из нескольких таких полупроводников. Каждый слой — очень тонкий. Вместе они поглощали бы фотоны различной частоты, закрывая широкий спектр.

Но оказалось, что сделать это очень трудно. Мешают свойства самих материалов — не стыкуются их кристаллические решётки, ведь здесь необходимо не простое механическое соединение.[img]

[Наталья Владимировна]

Конечно, кремний по своим фундаментальным свойствам не является оптимальным материалом для фотоэнергетики, более подходящим является арсенид галлия,его запрещенная зона 1,47эВ. Многослойные гетероструктуры на подложках арсинида галлия показывают к.п.д.  до 47%, однако арсенид галлия и сам по себе гораздо дороже кремния, и многослойные структуры- технология не дешевая, особенно сверхтонкие и высокого качества. Поэтому в массовом производстве, в бытовой технике кремний незаменим.И актуальна задача максимального увеличения к.п.д  именно кремниевых солнечных элементов. Теоретически он может быть равен 27% для монокристаллического кремния, а для снециальных микро- и нано- структур типа пористого кремния - еще выше. Так что у кремния- хорошие перспективы!

[Anonymous]

На НПП КВАНТ (Москва) выпускают солнечные батареи  с мощностью от 148 до 180 Вт. Для снижения поверхностной рекомбинации используется плазмо-химическое осаждение аморфного нитрида кремния. Здесь была разработана промышленная установка, режимы осаждения. Краснодар подхватил эту идею и тоже закупил такую установку.Если есть что-то новенькое, это интересно...