ОЦЕНКА ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ПРЕДЕЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КАСКАДНЫХ КРЕМНИЕВЫХ ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

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.

1. Стребков Д.С. Матричные солнечные элементы: Монография. В 3-х томах. М.: ГНУВИЭСХ, 2010.

2. Bird R.E., Hulstrom R.L., Lewis L.J. Terrestrial Solar Spectral, data Sets // Solar Energy. 1983. Vol. 30NG. P. 563-573.

3. Преобразование солнечной энергии / Под ред. Б.Серафина. Пер.с англ. Колтун М.М., Евдокимов В.М. М.: Энергоиздат, 1982. С. 164.

4. Никитин Б.А., Гусаров В.А. Анализ стандартного спектра наземного солнечного излучения интенсивностью 1000 Вт/м2 и оценка на его основе ожидаемых характеристик кремниевых фотоэлектрических преобразователей // Автономная энергетика. Технический прогресс и экономика. М.: НПО КВАНТ. 2008-2009. № 24-25. С. 50-60.

5. Зайцева А.К. Возникновение и развитие высокоэффективных кремниевых фотопреобразователей в НПП «Квант» // Альтернативная энергетика. М.: НПП Квант. 2006. № 21. С. 39-56.