Корзина
96 отзывов
Сертифицированная компания Prom.ua
Сетевые солнечные электростанцииПросмотреть
+380
98
100-15-76
+380
50
209-37-26
+380
93
520-14-99
УкраинаКиевул. Академика Заболотного,14803143
«MAGUS - Альтернативная энергетика для Вашего дома»
Оставить отзывНаличие документов
Знак Наличие документов означает, что компания загрузила свидетельство о государственной регистрации для подтверждения своего юридического статуса компании или физического лица-предпринимателя.
Факторы, понижающие КПД солнечных элементов

Факторы, понижающие КПД солнечных элементов

Факторы, понижающие КПД солнечных элементов

Основными факторами, влияющими на характеристиками солнечных элементов

Основными факторами, влияющими на характеристиками солнечных элементов, являются:

  1. оптические потери излучения,
  2. рекомбинационные потери фотогенерированных электронно-дырочных пар до их разделения р-n- переходом,
  3. оптические потери;
  4. повышение температуры.

1. Причинами оптических потерь в солнечных элементах являются отражение части солнечного излучения от поверхности солнечного элемента и затенение контактной сеткой. Снижение коэффициента отражения к достигается нанесением на поверхность солнечного элемента просветляющих покрытий в виде тонких пленок, обеспечивающих интерференцию и взаимное гашение световых волн, отраженных от поверхности пленки и от границы пленка ― полупроводник. Интегральный коэффициент отражения, таким образом, может быть уменьшен от R=35% Для непросветленной поверхности до R=10% при использовании однослойных просветляющих покрытий.

Уменьшить коэффициент отражения можно также, создавая текстурированную фронтальную поверхность, например, образованную регулярно расположенными пирамидами. Поверхность, покрытая пирамидами, получается, например, после обработки кремниевых пластин в селективных травите лях. Основная доля излучения, попадая на поверхность пирамид, поглощается, генерируя электронно-дырочные пары, а часть его, так же как и в солнечных элементах с плоской полированной поверхностью, отражается от поверхности. Однако в текстурированных солнечных элементах лучи, отраженные от боковой поверхности одной из пирамид, попадают на поверхность другой пирамиды, что обеспечивает существенное снижение общих потерь на отражение и увеличение фото-тока.Такой способ обеспечивает снижение коэффициента отражения до ~ 20% для непросветленной поверхности и до нескольких процентов при использовании просветляющих покрытий.

2. Рассмотрим рекомбинационные потери в фотоэлементе. В реальном солнечном элементе электронно-дырочных пары могут быть генерированы солнечным излучением как в n-, так и в р- области, в зависимости от того, на какой глубине произошло поглощение фотонов с данной энергией. Неосновные носители тока-электроны в р-области и дырки в n ― области ― двигаются к р-n- переходу, электрическое поле которого осуществляет собирание электронов в n ― область, а дырок в р ― область. Часть неосновных носителей тока может исчезнуть в результате рекомбинации. Различают поверхностную и объемную рекомбинацию. Поверхностная рекомбинация электронно-дырочных пар осуществляется через непрерывный ряд энергетических состояний на поверхности полупроводника, возникших из-за нарушения валентных связей.

Поверхностную рекомбинацию, например, можно уменьшить созданием на фронтальной поверхности дополнительного тонкого широкозонного слоя. Потенциальный барьер на гетерогранице препятствует попаданию носителей тока, генерированных в узкозонном материале (где создан р-п- переход), на поверхность широкозонного слоя.

Объемная рекомбинация более существенно влияет на эффективность собирания носителей из базовой области солнечного элемента. Снижение рекомбинационных потерь в базовой области достигается, например, путем создания изотипного барьера р ― р+ на тыльной поверхности базы р ― типа или барьера n ― n+ в случае базы n ― типа.

3. В реальном полупроводниковом солнечном элементе, как и в любом электрогенераторе, часть вырабатываемой электрической мощности теряется на внутреннем омическом сопротивлении. Сопротивление солнечного элемента включает сопротивление фронтальной области р-n ― перехода, контактное сопротивление на ней и сопротивление металлической контактной полоски до вывода внешней цепи нагрузки, а также сопротивление базовой области солнечного элемента и контактное сопротивление на тыльной поверхности.

Площадь тыльного контакта много больше площади контактной сетки на фронтальной поверхности, поэтому его сопротивление мало влияет на выходную мощность. Величина контактного сопротивления на фронтальной поверхности уменьшается при увеличении площади контакта, однако при этом растут оптические потери. Она зависит также от выбора контактного металла и технологии его нанесения и вжигания. Часто технические возможности или соображения дешевизны процесса не позволяют использовать технологию, обеспечивающую минимальную величину контактного сопротивления.

Слоевое сопротивление фронтальной области можно снизить, например, при увеличении ее толщины. Но это приведет к увеличению рекомбинационных потерь. К такому же эффекту может привести и повышение электропроводности этой области за счет увеличения уровня ее легирования. Из рассмотренных следует, что улучшение одних параметров солнечного элемента приводит к ухудшению других. Таким образом, получение высокоэффективных солнечных элементов подразумевает нахождение разумного компромисса при выборе параметров полупроводниковой структуры и конструкции солнечного элемента в целом, от которых зависят оптические, рекомбинационные и омические потери.

4. В реальных условиях при естественном воздушно-конвекционном охлаждении солнечного элемента возможен значительный его нагрев. Увеличение рабочей температуры сопровождается уменьшением ширины запрещенной зоны, что дает некоторое увеличение фототока за счет расширения спектра фотоответа в длинноволновую область. Однако это увеличение фототока не компенсируем уменьшения вследствие экспоненциального увеличения тока насыщения с ростом температуры, что приводит к существенному снижению КПД при увеличении температуры.

tyle="text-align: left;">Для эффективного конвективного охлаждения солнечных батарей полезно использовать панели, с ребрами, покрытыми краской с высокой излучательной способностью. Передняя сторона панели (на которую крепятся солнечные элементы) должна иметь низкий интегральный коэффициент поглощения солнечного излучения.

Предыдущие статьи