Типы солнечных элементов, основные параметры определяющие

Характеристики СЭ

Солнечные элементы могут быть изготовлены из большого числа полупроводниковых материалов, наиболее широко используется кремний: монокристаллический, поликристаллический, аморфный. В общем случае солнечные элементы выпускаемые в настоящее время нужно разделить на три типа:

· Монокристаллические кремниевые

· Поликристаллические кремниевые

· Тонкоплёночные

Для производства фотоэлементов в виде тонких пленок используются различные модификации метода химического осаждения из газовой фазы (CVD). Основные виды тонкопленочных ФЭП изготавливаются на основе таких материалов, как аморфный кремний (a-Si), теллурид кадмия (CdTe) и диселенид меди и индия (CIS). Кроме этого солнечные элементы изготавливаются из таких полупроводников как GaAs, GaInP, Cu(InGa)Se₂ и CdTe.

Среди всех известных типов солнечных модулей в настоящее время наиболее перспективными и технологически более простыми являются модули на основе солнечных элементов из моно- и поликристаллического кремния. Их производство составляет 85-90 % от общего объема производства солнечных элементов всех типов (включая элементы на основе гетеропереходов, аморфного гидрогенизированного кремния).

К настоящему времени разработаны различные варианты сложных полупроводниковых структур, обладающих высоким к.п.д. преобразования. Однако с усложнением структуры многократно возрастает стоимость таких изделий. Поэтому в ближайшей перспективе наибольшее применение найдут простейшие СЭ на p-n-переходе в монокристаллическом кремнии. Характеристики таких СЭ зависят от электрофизических параметров полупроводниковых слоев структуры. Можно выделить следующие 4 группы определяющих параметров и характеристик:

- электрофизические параметры легированного кремния, в который производится диффузия примеси для создания перехода;

- электрофизические характеристики диффузионного слоя структуры;

- характеристики p-n-перехода;

- электрофизические характеристики системы токосъемных электродов.

Контроль этих параметров и характеристик позволяет выявлять недостатки технологических процессов и повышать качество СЭ.

Фотоэлектрический преобразователь на основе монокристаллического кремния представляет собой p-n переход большой площади. В качестве эмиттерной может быть выбрана как р-, так и n-области. Если эмиттером является р-область, то при её активации светом, энергия квантов которого достаточна для создания пар электрон-дырка, происходит ионизация атомов вещества.

Основными причинами, приводящими к отличию характеристик полупроводниковой структуры СЭ от характеристик кремниевых дискретных диодов и структур являются следующие:

- большая площадь поверхности плоского р-n перехода,

- большая площадь контактов (токосъемных электродов),

- высокий уровень легирования освещаемой области структуры,

- малая толщина диффузионной области структуры.

На процесс преобразования и характеристики структур и СЭ оказывают влияние как технология изготовления, так и электрофизические характеристики всех применяемых материалов.