Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Кремниевые солнечные элементы на фотонных кристаллах показали потенциал эффективности 29,1

Исследователи из Германии провели серию компьютерных симуляций, чтобы оценить, как фотонные кристаллы могут повысить эффективность встречно-штыревых солнечных элементов с обратным контактом на основе пассивирующего электронно-селективного покрытия из поликремния с оксидом n+-типа (POLO) на отрицательном контакте элемента и дырочно-селективного p+-перехода POLO на плюсовом контакте.

Фотонные кристаллы представляют собой структуры с периодически изменяющейся диэлектрической проницаемостью, которые идеально подходят для светособирающих приложений в фотоэлектрике, поскольку они имеют запрещенную зону, которая препятствует распространению света в определенном частотном диапазоне, что увеличивает длину пути фотона, особенно для высоких длин волн.

Практический предел эффективности кремниевых однопереходных элементов с поликремнием на оксидных контактах для обеих полярностей (которые лучше всего размещать на задней стороне, чтобы свести к минимуму затенение и паразитное поглощение) составляет более 27%, - говорит Робби Пейбст, глава исследовательского проекта.

Предполагалось, что смоделированный фотоэлемент расположен на пластине со стандартной толщиной 150 мкм, и ученые обнаружили, что его эффективность может достигать более 28% при нормальной освещенности. Поскольку уравнения Максвелла предсказывают формирование оптических мод, параллельных поверхности, оптика практически не зависит от толщины пластины, - объясняет Пейбст. - Поэтому последний может быть значительно уменьшен, что также снижает внешние и внутренние рекомбинационные потери в пластине.

Немецкие инженеры также исследовали, как улучшение процесса гидрирования переходов POLO с помощью массива слоев диэлектрика на задней стороне из оксида алюминия и нитрида кремния (Al2O3/SiNx/Al2O3) может еще больше повысить эффективность устройства при той же стандартной толщине. Было обнаружено, что эта конфигурация имеет потенциал для достижения эффективности до 29,1%. Даже без фотонных кристаллов прогнозируется потенциал эффективности 27,8% для улучшенного качества пассивации поверхности на пластинах толщиной 150 мкм, - заявили ученые.

Перенос концепции фотонных кристаллов в фотоэлектрические технологии находится на очень ранней стадии, - говорит Пейбст. - Хотя нет никаких сомнений в том, что уравнения Максвелла и фотонные кристаллы уже коммерциализированы для других приложений, их преимущества пока не продемонстрированы на уровне солнечных элементов. Сейчас мы планируем экспериментально исследовать такие проблемы, как угловая зависимость и влияние спектральных вариаций.

По его словам, еще одним важным шагом будет разработка промышленно осуществимого и дешевого метода изготовления фотонных кристаллов даже на поврежденных протравленных поверхностях. Пока что фотонные кристаллы изготавливаются с помощью различных методов литографии, - заявил он. - Однако их целевой размер для применения на передней стороне солнечных элементов около 1-3 мкм также можно реализовать с помощью других технологий, которые можно считать достаточно дешевыми для фотоэлектрических систем.

Что касается стоимости солнечных элементов на основе фотонных кристаллов, то она будет такой же, как и у высокоэффективных элементов премиум-класса. Стоимость пока намного выше, чем для стандартных модулей PERC, но, вероятно, их можно еще снизить за счет эффекта масштабирования и, в частности, за счет появления недорогих схем металлизации, таких как нелегирующие алюминиевые пасты для контакта с поликремнием, - добавил Пейбст. Эти устройства могут найти идеальное применение в крышнх солнечных батареях и фотоэлементах, встроенных в автомобили.

Работа ученых была опубликована в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells. В исследовательскую группу вошли сотрудники Университета Лейбница в Ганновере и Института исследований солнечной энергии в Гамлене (ISFH).

Источник: sciencedirect.com

Источник: ecotechnica.com.ua
К списку статей
Опубликовано: 18.02.2022 16:10:29
0

Сейчас читают

Комментариев (0)
Имя
Электронная почта

Солнце

Последние комментарии

© 2006-2022, tuvatforum.ru