Mis-indiy diselenididan ham n-tipli, ham p-tipli o'tishni amalga oshirish mumkin bo'lsa-da, yarimo'tkazgich materiallaridagi bir hil o'tishlar na barqarorlik, na samaradorlik bilan farq qilmaydi

|
Mis-indiy diselenididan ham n-tipli, ham p-tipli o'tishni amalga oshirish mumkin bo'lsa-da, yarimo'tkazgich materiallaridagi bir hil o'tishlar na barqarorlik, na samaradorlik bilan farq qilmaydi
|
Sana | 18.11.2023 | Hajmi | 121,11 Kb. | | #101047 |
Bog'liq bugun
11.4.2 mis-indiy diselenid (MDH)fotoelementini ishlab chiqarish
Mis-indiy diselenididan ham n-tipli, ham p-tipli o'tishni amalga oshirish mumkin bo'lsa-da, yarimo'tkazgich materiallaridagi bir hil o'tishlar na barqarorlik, na samaradorlik bilan farq qilmaydi. Shu bilan birga, agar u n-tipli o'tkazuvchanlik kadmiy sulfididan va p-tipli o'tkazuvchanlik mis-indiy diselenididan heterojenlik bo'lsa, yaxshi o'tishni olish mumkin.
Ideal holda, o'tish joyi yaqinida kvazi-o'ziga xos elektr o'tkazuvchanligi bo'lgan material qatlami bo'lishi kerak, shunda elektron teshik juftlarini ushlaydigan tükenmiş qatlam iloji boricha kengroq bo'ladi. Zaryad tashuvchilarning diffuziya uzunligi 2 mikrometrga ga etishi mumkin, bu filmning qalinligi bilan taqqoslanadi. Shaklda 11.13 ZnO/CdS/CIGS/Mo dan asosiy fotoselning tuzilishini tasvirlaydi. Yana bir bor eslatib o'tamizki, mis-indiy-galliy diselenidiga (CIGS) asoslangan yupqa plyonkali fotosellarni ishlab chiqarish texnologiyasi yupqa plyonkali materiallardan foydalangan holda fotoelektrni rivojlantirish bo'yicha tadqiqot guruhlarining ishi tufayli juda tez rivojlanmoqda, shuning uchun o'quvchi ushbu bo'limning mazmuni bilan tanishganda, 11.13-rasmda ko'rsatilgan fotosel tuzilishining diagrammasi eskiradi va u faqat yupqa plyonkali fotosellarni ishlab chiqarish texnologiyalari qanday rivojlanganligi va bu yo'lda qanday muammolar paydo bo'lganligi haqida illyustratsiya bo'lib xizmat qilishi mumkin.
A sosiy fotoselni ishlab chiqarish uchun, uning tasviri sek. 11.13, o'nlab kimyoviy va fizik jarayonlarni jalb qilish kerak edi: yuqori chastotali va reaktiv püskürtme, bug ' (gaz) fazasidan kimyoviy yog'ingarchilik, vakuumda bug'lanish, püskürtme va elektrodepozitsiya usullari bilan qoplash. Ba'zan bu jarayonlar ketma – ket, ba'zi hollarda esa bir vaqtning o'zida amalga oshiriladi.
Shaklda 11.13
Bug ' fazasidan fizik cho'kma jarayonida (laboratoriya sharoitida foydalanish natijasida fotoelementning rekord darajada yuqori K. P. D. ga erishish mumkin edi), quyosh xujayrasining tarkibiy qismlari 10-6 Torr darajasida etarlicha yuqori vakuum sharoitida cho'kadi. Jismoniy bug ' cho'ktirish jarayonida to'rtta element bir vaqtning o'zida yoki ketma-ket bug'lanishi va keyin selen ta'sirida bo'lishi yoki selen ishtirokida ketma-ket bug'lanishi mumkin. Bug ' cho'ktirish jarayonida natriy ohak stakaniga püskürtülmüş shisha ishlov beriladigan qismning harorati 300 dan 600°S gacha saqlanadi.
Fotoselning old yuzasiga ohmik aloqa qilish qiyin emas, odatda sink oksidi o'z vazifasini yaxshi bajaradi, chunki u shaffofdir. Qiyinchilik, tushayotgan fotonlarning hech birini o'zlashtirmasdan, etarlicha yuqori o'tkazuvchanlikka erishishdir. Ko'pincha sink oksidi ikki qatlamda qo'llaniladi. Shisha bilan aloqa qiladigan qatlam odatda aniq n tipidagi o'tkazuvchanlikka ega, kadmiy sulfid bilan juda nozik bir qatlam o'z o'tkazuvchanligi bilan aloqa qiladi. Kuchli qotishma qatlami yuqori o'tkazuvchanlikka ega (4 Ohm/kvadrat atrofida), natijada o'z o'tkazuvchanligiga ega bo'lgan ingichka qatlam kadmiy sulfidning yupqa qatlami va shaffof o'tkazuvchan oksid o'rtasida passiv qatlam rolini o'ynaydi, ammo elektronlarning o'tkazuvchan oksid qatlami yo'nalishi bo'yicha samarali harakatlanishiga to'sqinlik qilmaslik uchun etarlicha ingichka.
11.4.4 fotoselning ishlashi
Yangi texnologiyalardan foydalangan holda fotosellarni ishlab chiqishda, birinchi navbatda, katta maydon va modullarning fotosellarini ishlab chiqarish deyarli maqsadga muvofiqligini aniqlash uchun kichik maydonli fotosellar ishlab chiqariladi. Dastlab, mis-indiy-galliy diselenid (CIGS) fotovoltaik xujayrasining prototipi 18,9% maksimal ishlashni ko'rsatdi [25]. Fotosellar hajmini oshirish va maydoni 100 sm2 gacha bo'lgan mini-modullarni ishlab chiqarishga o'tish bilan ishlash 13% gacha tushdi va 3000 sm2 gacha bo'lgan modullarni ishlab chiqarishda ishlash odatda 10% ga etmadi. 1999-yil mart oyida Siemens Solar Cigses kompaniyasining 12,1% quvvatga ega C moduli ishlab chiqarilgani haqida xabar berdi, bu qayta tiklanadigan energiya tadqiqotlari milliy laboratoriyasi tomonidan tasdiqlangan [25].
Shubhasiz, fotovoltaik modullarni ishlab chiqishda asosiy muammo fotoselning ishlashining yomonlashishiga olib keladigan omillarni bartaraf etishdir va ko'rib turganingizdek, bu muammolarni hal qilish juda jiddiy qabul qilinadi. Va buning uchun bu omillar nima ekanligini tushunish kerak. Bu erda qurilmaning umumiy dizayni, quyosh batareyasining aloqa tarmog'i dizayni, ishlatiladigan aks ettiruvchi qoplamalar, tashqi shaffof qatlamlarning sirt qarshiligi kabi fikrlarni hisobga olish muhimdir.
Fotovoltaik qurilmalarning prototiplarini ishlab chiqarishdan seriyali ishlab chiqarishga o'tishda qo'llanilishi kerak bo'lgan mumkin bo'lgan murosali echimlardan biriga misol sifatida sink oksidining shaffof aloqasi bo'lishi mumkin. Taxminan 1 sm2 maydonga ega bo'lgan prototip uchun sirt qarshiligi 15 Ω (kvadrat) ga teng bo'lgan sink oksidining juda nozik qatlamidan foydalanish mumkin, chunki fotosel tomonidan ishlab chiqarilgan oqim nisbatan kichik kuchga ega bo'ladi va tushish kontaktdagi kuchlanish minimal bo'ladi. Ushbu ingichka tashqi shaffof qatlam tushayotgan nurlanishning minimal miqdorini o'zlashtiradi, natijada mis va indiy diselenidining yutuvchi qatlami maksimal konversiya samaradorligiga erisha oladi. Shu bilan birga, fotosel hajmining oshishi bilan kontaktdagi kuchlanish pasayishining oldini olish va fotoselning to'ldirish koeffitsienti va K. P.D. ning mos ravishda pasayishi uchun shaffof o'tkazuvchan qatlamning sirt qarshiligini kamaytirish kerak. Shu bilan birga, sirt qarshiligini kamaytirish uchun shaffof aloqa quyosh xujayrasi yuzasiga tushadigan ko'proq fotonlarni yutishiga toqat qilish kerak.
Fotosellarning ketma-ket ulanishi, shuningdek, fotosel samaradorligining pasayishiga olib kelishi mumkin. Shaklda 11.14 alohida fotosellar o'rniga monolitik ulangan mini-modullardan foydalanish misoli keltirilgan. Monolitik ulanish texnologiyasidan foydalanish tufayli biriktiruvchi fotosellarni maxsus ishlab chiqarishga ehtiyoj qolmaydi.
11.14-rasm Siemens texnologiyasidan foydalangan holda monolitik ulanish orqali ketma-ket ulanishni amalga oshirish
Molibden alohida fotosellarni ajratish uchun yotqizilgandan so'ng, molibden ingichka chiziq bilan qirib tashlanadi, natijada uzunligi taxminan 1,2 m va qalinligi 2,54 sm dan kam bo'lgan fotosellar olinadi, so'ngra mis va indiy diselenidli fotoselning tarkibiy qismlarini qo'llaganidan so'ng, qo'llaniladigan material ham qisman ingichka chiziqlar bilan qirib tashlanadi. Va nihoyat, keyin shaffof o'tkazuvchan oksid qatlamini qo'llash ikkala qatlam ham qisman qirib tashlanadi va ingichka oluklar hosil bo'ladi. Bir qarashda, bu jarayon juda oddiy bo'lib tuyulsa-da, shuni tushunish kerakki, birinchi qirib tashlashda siz faqat molibden qatlamini stakanga tegmasdan olib tashlashingiz kerak, ikkinchi va uchinchi qirib tashlashda esa molibden qatlami buzilmasligi kerak. Material qatlamlarining qalinligi atigi bir necha mm yoki undan kamligini hisobga olsak, qirqish orqali oluklarni qo'llash jarayoni oddiy deb hisoblanishi mumkin emas.
MDH fotoselini (ga) ishlab chiqarish uchun materialning bir qismi sifatida foydalanish materialning taqiqlangan energiya zonasining kengligi 1,1 ev dan oshishini ta'minlaydi. Tarmoqli bo'shliqning energiya qiymatining quyosh nuri energiya spektrining eng yuqori nuqtasiga yaqinlashishi ma'lum to'lqin uzunligi diapazonida konversiya samaradorligining oshishiga olib keladi va qolgan kam energiyali fotonlar shaffof o'tkazuvchan oksid qatlamida oqadigan erkin tashuvchilar tomonidan yutilish jarayoni tufayli ushlanadi.yuqori energiyali fotonlar elektron teshik juftlariga aylanadi. Bu fotoseldagi bo'sh kuchlanishning 0,4 V dan 0,68 V gacha oshishiga olib keladi va to'ldirish koeffitsienti tegishli laboratoriya qiymatining 80% ga etadi. Selenga oltingugurt qo'shilishi bilan o'tkazilgan tajribalar shuni ko'rsatdiki, bu fotoelementning K. P. D. ko'rsatkichlarining oshishiga olib keladi.
Vaqtinchalik effektlar
Amorf kremniy fotosellaridan farqli o'laroq, MDH fotosellari ochiq havoda uzoq muddatli ishlashga yaxshi qarshilik ko'rsatadi, quyosh nuri etarli bo'lmagan sharoitda ishlaydigan fotosellar regeneratsiya rejimida qiziqarli harakat qiladi. Siemens Solar modullari (hozirda Shell Solar kompaniyasi) 0,4 m2 maydonga ega bo'lib, 7 yil davomida sinovlar o'tkazildi, ularning natijalari uzoq muddatli foydalanish natijasida fotoelementlarning minimal degradatsiyasini ko'rsatadi. Oldingi modul modellarining sirtdan foydalanish darajasi (1990) taxminan 7% ni tashkil etdi; 2002 yilda metall folga substratidagi modullar 7,4% samaradorlikni ko'rsatdi [25] va mis, indiy, galliy diselenidiga asoslangan namunaviy modul allaqachon 13,6% ishlashga ega [38].
Qizig'i shundaki, quyoshning yanada kuchli nurlanishi ta'siri ostida fotovoltaik modulning samaradorligi aslida oshadi. Yuqori haroratga ta'sir qilish samaradorlikni yo'qotishiga olib keladi, ammo engil sulfatlanish samaradorlikning dastlabki darajasini tiklashga imkon beradi.
|
|
Bosh sahifa
Aloqalar
Bosh sahifa
Mis-indiy diselenididan ham n-tipli, ham p-tipli o'tishni amalga oshirish mumkin bo'lsa-da, yarimo'tkazgich materiallaridagi bir hil o'tishlar na barqarorlik, na samaradorlik bilan farq qilmaydi
|