5.2. Современное состояние разработок массивных кремниевых солнечных элементов

В первую очередь будет кратко рассмотрено современное состояние разработок массивных моно- и поликристаллических солнечных элементов, что позволит затем оценить уровень достижений в области создания тонкопленочных кремниевых элементов.

Благодаря ряду усовершенствований конструкции кремниевых солнечных элементов их КПД в течение последнего десятилетия увеличился до 16...19%. Основываясь на результатах расчета, выполненного Вольфом [4], Линдмайер и Эллисон [5] изготовили элементы, у которых за счет создания мелкозалега-ющего п-перехода и изменения структуры контактной сетки удалось значительно повысить чувствительность в коротковолновой области спектра и коэффициент заполнения вольт-амперной характеристики. Эти солнечные элементы (получившие название фиолетовых) имеют КПД около 16%. Для уменьшения потерь излучения, вызываемых его отражением от фронтальной поверхности, вместо просветляющего покрытия из

сида кремния осаждаемого методом вакуумного испарения, стали применять покрытия на основе или Значения показателя преломления этих материалов занимают промежуточное положение между показателями преломления кремния и стекла, благодаря чему они обеспечивают минимальное отражение света при наличии на поверхности элемента защитного стеклянного покрытия. При обработке поверхности кремниевых пластин, ориентированных относительно направления соответствующими травителями или гидратом гидразина) формируется рельеф, состоящий из пирамид, имеющих грани с ориентацией Поверхностные неровности такого типа вызывают многократное отражение света и служат как бы световыми «ловушками», уменьшающими потери излучения на отражение до очень низких значений. Солнечные элементы с текстурированной поверхностью, известные под названием неотражающих элементов фирмы имеют КПД 17... 18%. Усовершенствование тыльного омического контакта обычных солнечных элементов с или -структурами, состоявшее в создании на поверхности базовой области низкоомного слоя кремния того же типа проводимости, что и у базы, привело к появлению встроенного электрического поля вблизи тыльной поверхности. Под влиянием этого поля напряжение холостого хода достигла необычно высоких значений ; кроме того, увеличились коэффициент заполнения вольт-амперной характеристики и плотность тока короткого замыкания условиях повысилась чувствительность элементов в длинноволновой области спектра и уменьшилось переходное сопротивление омического контакта на границе с полупроводником [6-8]. В результате этого нововведения КПД элементов в условиях увеличился примерно до 19 %. Благодаря всем перечисленным усовершенствованиям полученные на практике значения фототока составили от предельной теоретической величины, а напряжения холостого хода от расчетного значения [8].

Солнечные элементы, изготовляемые из междендритных кремниевых лент [9, 10], в условиях имеют КПД до а типичные значения их КПД составляют Максимальный КПД (в условиях солнечных элементов, создаваемых из профилированных кремниевых лент, выращиваемых методом вытягивания из расплава через фильеры [11, 12], приближается к 12%, тогда как среднее значение КПД составляет . У солнечных элементов со структурой полупроводник — диэлектрик — полупроводник площадью на основе поликристаллического кремния n-типа и слоя осаждаемого методом пульверизации с последующим пиролизом, получен КПД 11,2% [13]. Солнечные элементы со структурой

полупроводник — диэлектрик — полупроводник на основе поликристаллического кремния -типа и слоя создаваемого методом ионно-лучевого распыления [13], имеют при площади и 9% при площади Из поликристаллического кремния -типа изготовлены солнечные элементы с инверсионным слоем и структурой металл — диэлектрик — полупроводник [13] площадью которых составляет