101
антенналар өңделген және олардың тиімділігі 1% құрайды. Жарықты
детектирлеу үшін тиімдісі металл-диэлектрик-металл құрылысымен
туннелді диодтар және көміртекті нанотүтіктер.
Күн сәулесі элементтері. Күн сәулесі элементтері КЭ күннің сәулелену
энергиясының электрлікке бірден айналуымен іске асады. Күн сәулесі
фотовольтаикасы жаңарған энергетиканың ең ғылымға сыйымды түрі болып
табылады және ол жылдам дамуда. Кремнийлі КЭ нарықтың 90% құрайды.
КЭ конструкциясы поликристалдық, монокристалдық және аморфты
кремний, A
3
B
5
, A
2
B
6
және A
4
B
6
тобының қосылыстары, Cu(In,Ga)(S,Se)
2
және Cu
2
ZnSn(S,Se)
4
типті қатты ерітінділер, полимер негізіндегі экситонды
күн элементтері, бояуыштар, квантты нүктелерде және т.б. өңделді. 6.2-
кестеде КЭ кейбір материалдардан түзілу тиімділігі және атаулы күндері
бойынша басылып шығарылған берілгендері көрсетілген [56].
6.2-кесте. Кейбір материалдардан КЭ тиімділігі, (%) (жыл)
Материал
Ең аз ауданы, ПӘК %
Ең үлкен ауданы, ПӘК %
c-Si
25 (1998)
22.5 (2006)
a-Si
10.1 (2009)
7 (2003)
μc-Si:H
13.3 (2008)
poly-Si
10.4 (2007)
CdTe
16.5 (2004)
11 (2007)
GaAs
26.4 (2009)
In
1-x
Ga
x
P/In
1-y
Ga
y
As/Ge
41.6 (2009)
CuInSe
2
20.1 (2009)
15.1 (2010)
Кремнийлі күн сәулесі элементтері. Кремнийлі КЭ жасау технологиясы
жақсы жетілген болса да, оның конструкциясын жақсарту ұсынылған.
Мысалы, өткізгіш тотық және сымды жанаспалы тордан контактілерімен екі
жақты кремнийлі КЭ тиімділігі ПӘК 21% жеткен 17.7% құрады. Периодты
құрылымнан тұратын шағылғыштарымен аморфты кремний ұяшықтарының
ПӘК 9.7%, индукциялық-байланыс плазмасымен CVD әдісімен алынғандары
ақаудың төмен концентрациясын (310
15
см
-3
) және ПӘК 9.6% құрады,
жарық астында тұрақты болды. Аморфты кремнийге TCO-(p-a-Si)-(i-a-Si)-(n-
c-Si)-(i-a-Si)-(n-a-Si)-TCO екілік гетерөтпелі жұқа кремнийлі КЭ тиімділігі
100 см
2
алаңға 23%, ал қалыңдығы 100мкм пластина U
хх
=743 мВ және ПӘК
22.8% алынды, мұнда ТCO – мөлдір тотық, a-Si – аморфты қабат, с-Si –
кристалдық қабат. Күн сәулесін шағылыстыруды азайту үшін текстуралық
КЭ ұсынылды, сипатты өлшемдерімен нанотекстуралау түсетін жарық
толқынының ұзындығынан аз болады. Наножіп, уландырумен немесе газды
фазалардан арзан төсеніштерде өсірілген наноөтулер түріндегі КЭ
конструкциясы ұсынылды. Бұл қондырғылардың өлшемдері қазіргі кезде
жоспарлы кремний КЭ қарағанда төмен .
КЭ тиімділігін жоғарылату тәсілдері тұрақты өңдеу сатысында тұр.
Мысалы, тесіктегі ыстық электронның термализациясының оже-процесімен
102
ыстық тасымалдауыштары және өткізу аймағындағы қосымша электрондар
генерациясымен КЭ ұсынылған. Жартылай өткізгіштердің тыйым салынған
аймағындағыға қарағанда энергиясы аз кезде жарықтың КЭ қолдану кең
аймақты жартылай өткізгіш матрицасында жіңішке аймақты жартылай
өткізгіштерден тұратын квантты нүктеде екі фотонды жұтылу немесе
локалды ортадағы ИК-люминесценция арқылы іске асуы мүмкін.
A
III
B
V
қосылыстарындағы күн сәулесі элементтері. Галлий арсенидінің
қасиеті бұл материалды кремнийлі КЭ салыстырғанда ең тиімді КЭ алу үшін
жарамды етеді. GaAs аймағы бірнеше микроннан тұратын қабат қалыңдығы
кезінде күн сәулесінің жұтылуын жоғары етеді. GaAs радиациялық және
термиялық тұрақтылығы оның негізінде КЭ ғарыштық қолдану үшін
оңтайлы жасайды. A
III
B
V
КЭ жергілікті кең қолдану шектеулігі оның
бағасының жоғары болуында. GaAs КЭ бағасын Si немесе Ge төсенішінде
өсірілген үлдірлерді, сондай-ақ келесі үлдір бөліктерімен және төсенішті
қайта қолданумен монокристалдық төсеніштерде GaAs жұқа үлдірін
өсірумен төмендетуге болады [42]. Соңғы кездері III-V (GaInP/GaInAs/Ge)
жартылай
өткізгіш
негізіндегі
көпауыспалы
КЭ
ПӘК
40%,
AlGaInP/AlGaInAs/GaInAs/Ge төрт ауыспалы КЭ тиімділігі 57% құрайды. КЭ
GaAs жергілікті қолдану материалдың қымбат бағасы трекерлермен
жабдықталған, қызмет мерзімі көрсетілгендей 30 жылды құрайтын
концентраторлық жүйені (~1000 күн) қолданумен төмендейді
CuIn
x
Ga
(1−x)
Se
2
(CIGS) негізіндегі күн сәулесі элементтері. Жартылай
өткізгіш мате-риалдың CuIn
x
Ga
(1-x)
Se
2
(CIGS) тыйым салынған аймақ ені x=0
кезінде 1.04 эВ ден x=1 кезінде 1.7 эВ дейін және де жұтылу коэффициенті
жоғары, сондықтан жұқа үлдірлі КЭ жасауға ыңғайлы. Осы уақытта КЭ
CIGS тиімділігі ~20% жетті. CIGS жасалған КЭ сипатты құрылымы шыны
төсеніштен, молибденнің жұқа қабатынан (0.3-0.4 мкм), қалыңдығы 1.5-ден
2.5 мкм дейін Cu(In,Ga)Se
2
қарқынды қабаттан, CdS (0.05 мкм) және ZnO
(0.1 мкм) негізіндегі беттік жанасу және де ZnO:Al (0.3-0.4 мкм) тұратын
мөлдір жанасудан тұрады. CIGS жақын жартылай өткізгіштердің тыйым
салынған аймақ ені 1.54 эВ (CuInS
2
), 1.68 эВ (CuGaSe
2
) және 2.5 эВ
(CuGaS
2
) құрайды. Бұл КЭ оңтайлы өлшемдерімен құрастыруға мүмкіндік
береді. CIGS КЭ өндірісте осы күндері шығарылады. Индий мен галлийдің
шекті қоры ұқсас материалдарды өңдеуге жол ашады. Cu
2
ZnSn(Se,S)
4
жасалған КЭ ПӘК 9% аса, Ge-мен Cu
2
ZnSn(S,Se)
4
КЭ 8.4%, Cu
2
S/CdS
негізіндегі үлдір КЭ өңделуде .
Кадмий теллуриді негізіндегі күн сәулесі элементтері. Кадмий
теллуридінің тыйым салынған аймақ ені 1.45 эВ, жоғары оптикалық жұтылу,
бағасы арзан, айтарлықтай қарапайым және синтездің төмен шығынды
технологиясы CdTe негізіндегі КЭ келешегі бар етеді. КЭ арналған материал
ретінде CdTe кемшіліктеріне р-типті CdTe алу, р-типке CdTe төмен омды
контактты жасау қиындықтары, p-n-ауыспадағы қайта түзілудің жоғалуы,
кадмийдің жоғары зияндылығы және теллур қорының аздығы жатады.
Жақындағы жұмыстарда омдық сыртқы контактінің p-CdTe қасиеттерін
Достарыңызбен бөлісу: |
