канд. техн. наук, старший научный сотрудник ВИЭСХ
PhD, senior researcher, VIESH
канд. техн. наук, зав. лабораторией ВИЭСХ
PhD, head of laboratory, VIESH
Работа посвящена оценке оптимальных параметров каскадных кремниевых фотоэлектрических преобразователей. В отличие от матричных солнечных элементов направление светового потока в каскадном варианте предусматривается перпендикулярным к плоскости нескольких переходов, созданных последовательно на одной базовой пластине кремния. Из анализа конструктивного оформления каскадного фотопреобразователя следует, что оптимальным режим его работы будет только тогда, когда солнечный световой поток, проходящий сквозь базовые слои полупроводника, будет генерировать в них равное количество электронно-дырочных пар в единицу времени. Это требование может быть реализовано соответствующим расчетом протяженностей базовых слоев полупроводника. Толщины высоколегированных слоев n+ и p+ между базовыми слоями должны быть минимальны и не превышать 0,5 мкм каждый. Особо важное значение для определения оптимальных значений базовых слоев в каскадных кремниевых фотопреобразователях имеет расчетная зависимость плотности короткого замыкания кремниевых фотоэлементов от толщины слоя полупроводника при стандартном солнечном излучении АМ-1,5. Расчеты оптимальных значений базовых слоев каскадных фото-преобразователей представлены в работе для двух, трех, четырех и пяти многопереходных структур. Анализ параметров многопереходных фотопреобразователей позволяет сделать вывод, что рассматриваемые полупроводниковые структуры могут быть успешно использованы в устройствах прямого электролиза воды на водород и кислород, поскольку потенциал такого освещенного солнечным светом каскадного фотоэлемента заметно превышает потенциал связи атомов водорода и кислорода в молекуле воды. Это же обстоятельство поможет извлекать из богатой минералами морской воды и другие химические элементы, представляющие интерес для определенных отраслей промышленности и сельского хозяйства.
Work is devoted to an assessment of optimum parameters of cascade silicon photo-electric converters. Unlike matrix solar elements the direction of a light stream is provided in cascade option perpendicular to the plane of several transitions created consistently on one basic plate of silicon. Follows from the analysis of constructive registration of the cascade photoconverter that the optimum mode of its work will be only when the solar light stream passing through basic layers of the semiconductor generates in them equal number of electron-hole couples in unit of time. This requirement can be realized by the corresponding calculation of extents of basic layers of the semiconductor. Thickness of high-alloyed layers n+ and p+ between basic layers have to be minimum and not exceed 0.5 microns everyone.
Especially for determination of optimum values of basic layers in cascade silicon photoconverters settlement dependence of density of short circuit of silicon photo cells on semiconductor layer thickness at standard sunlight of AM-1.5 has importance. Calculations of optimum values of basic layers of cascade photoconverters are presented in work for two, three, four and five multitransitional structures. The analysis of parameters of multitransitional photoconverters allows to draw a conclusion that the considered semiconductor structures can be successfully used in devices of direct electrolysis of water on hydrogen and oxygen as the potential of such cascade photo cell lit with a sunlight considerably exceeds the potential of communication of atoms of hydrogen and oxygen in a water molecule. The same circumstance will help to take from sea water rich with minerals and other chemical elements which are of interest to certain industries and agriculture.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.