Планарная неоднородность фоточувствительности кремниевых фотоэлектрических преобразователей

• Автор: Юрченко, Алексей Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 102 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Электрофизические и оптические свойства
фотоэлектрических преобразователей(обзор литературы)
1.1. Электроперенос в ФЭП
1.2. Вольтамперная характеристика ФЭП и её функциональные параметры
1.3. Спектральные характеристики
1.3.1.Солнечное излучение
1.3.2.Коэффициент поглощения
1.3.3.Коэффициент отражения
1.4. Нахождение тока короткого замыкания
1.4.1. Неосновные носители заряда в п-области
1.4.2. Неосновные носители заряда в р-области
1.4.3. Анализ аналитического выражения для
тока короткого замыкания
1.5. Спектральный отклик
1.6.Эквивалентная схема ФЭП
1.7. Планарно-неоднородные ФЭП
1.7.1. Точечный источник засветки в бесконечном р-п переходе
1.7.2. ВАХ при малом уровне сигнала
1.7.3. Фотоэффект в р-п переходе, работающий 41 в режиме насыщения.
1.7.3. Модель планарно неоднородного ФЭП
1.8. Выводы и постановка задачи
Глава 2.Методологичекие основы получения и исследования ФЭП
2.1.Технология изготовления ФЭП и СБ
2.1.1.Под готовка пластин
2.1.2.Создание р-п перехода
2.1.3.Создание контактов
2.1.4.Сборка солнечных модулей
2.1.5.Сборка солнечных батарей
2.2. Методики и оборудование исследования ФЭП и СБ
2.2.1. Структура установки и ее элементов
2.2.2. Автоматизация измерений
2.2.3. Калибровка и подготовка измерений
2.3. Технологии получения кремния ’'солнечного качества"
2.3.1. Существующие технологии получения кремния
2.3.2. Исследование технологии очистки кварцитов для получения 60 кремния.
Глава 3. Исследования реальных ФЭП
3.1.Исследование влияния конструктивных факторов на 62 эффективность ФЭП.
3.2. Эффективность планарно-неоднородных ФЭП
3.2.1. Подложечная составляющая
3.2.2 Технологическая составляющая
3.2.3. Установка измерения распределения фотоотклика 73 по пластине ФЭП.
3.2.4. Автоматизированная зондовая установка контроля 74 материалов на основе автодинных датчиков КВЧ-диапазона.
3.3. Экспериментальное исследование планарной неоднородности 76 фоточувствительности ФЭП.
3.4. Выводы
Глава 4. Натурные испытания СБ
4.1. Система сбора метеоданных и мониторинга
параметров атмосферы
4.2. Результаты климатических испытаний
СБ в условиях г.Томска
4.3 Выводы
5. Заключение
Литература
Приложение. Акт промышленного использования
ВВЕДЕНИЕ

В связи с увеличением потребления электроэнергии, ограниченности запасов обычных источников энергии - угля и нефти, появляется необходимость разработки и применения альтернативных источников энергии [1-6]. Среди разнообразия экологически чистых источников энергии преобразование солнечного излучения в электричество представляется наиболее привлекательным и перспективным с точки зрения энергетических технологий будущего [7-11]. Полное количество солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли за неделю, превышает энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля и урана [12-14]. В РФ наибольший теоретический потенциал, более 200 млрд.т. у.т., имеет солнечная энергия[15]. Вместе с тем, в энергетической программе России вклад всех возобновляемых источников на 2000 год составляет 1%.
Согласно решения [ 1 б] Международного конгресса "Бизнес и инвестиции в области возобновляемых источников энергии в России", проходившего 31.05.99-4.06.99 в г.Москве, приоритетными направлениями развития научно-технического и коммерческого сотрудничества в области солнечной энергетики являются:
Создание конструкций и технологий производства солнечных фотоэлектрических модулей, обеспечивающих снижение их стоимости до 2 долларов за ватт;
Реализация совместных демонстрационных зон и проектов в различных регионах страны;
Строительство предприятий по производству кремния «солнечного качества» на основе новейших технологий;
Мониторинговые исследования комбинированных систем возобновляемых источников энергии;
Строительство комбинированных фотоэлектрических солнечнодизельных электростанций в зонах децентрализованного электроснабжения.
Решив численно трансцендентное уравнение (1.23), можно определить Ур
значения Ую 1„, Рга, Ян

Следует заметить, что небольшое последовательное сопротивление существенно снижает выходную мощность ФЭП [49,63], (рис. 1.22). В то время как шунтирующее сопротивление, даже такое малое как 100 Ом, не существенно влияет на выходную мощность ФЭП. Это доказывают экспериментальные исследования темновых характеристик ФЭП [19,66]. Шунтирующее сопротивление определялось из обратной ветви ВАХ ФЭП по формуле Кь=У0бЯ0б, У06 и 10б - напряжение и ток, измеренные на обратной ветви ВАХ. Измерения, проведенные на измерителе характеристик полупроводниковых приборов Л2-56, показали, что для реальных ФЭП Кь>200 Ом. Таким образом, при численном моделировании ФЭП влиянием шунтирующего сопротивления можно пренебрегать.
Рис.1.22. Зависимость КПД и вида БАХ ФЭП от последовательного сопротивления.
1.7. ПЛАНАРНО-НЕОДНОРОДНЫЕ ФЭП.
Как было отмечено во введении, одной из главных причин, которая не позволяет реализовать теоретически рассчитанные предельные эксплуатационные характеристики ФЭП, является неравномерное распределение электрофизических параметров полупроводника и дефектов