3.4. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ОБЛУЧЕННОСТИ НА КПД СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Значения облученности и температуры, характерные для космического применения фотоэлектрических преобразователей, заключены в диапазонах (здесь — солнечная облученность на границе космоса и воздушной атмосферы Земли) и от до , соответствующих орбитам Юпитера и Меркурия. Для наземной фотоэлектрической системы с концентраторами излучения облученность может превышать при регулировании температуры таким образом, чтобы она не превышала более чем на 5—10°С температуру теплосброса (которую при необходимости получения полезной тепловой энергии можно поддерживать на уровне ).

3.4.1. Зависимость Jo и А от облученности

У некоторых типов солнечных элементов с гетеропереходом, элементов с МДП-структурой и, в частности, на основе Си наблюдаются вариации и А (или одного из указанных диодных параметров) при изменении уровня облученности или длины волны излучения. Наиболее ярко этот эффект проявляется, когда между ловушечными центрами, расположенными в области перехода или вблизи него, и зоной проводимости или валентной зоной тепловой обмен носителями заряда замедлен (т. е. речь идет о так называемых медленных состояниях); при этом возможно изменение степени заполнения ловушек и, следовательно, их заряда при воздействии освещения. Кремниевым элементам данный эффект свойствен в меньшей мере.

Изменение и А может быть вызвано поглощением света состояниями вблизи границы раздела, в объеме материала у перехода или в диэлектрическом слое элементов с МДП-структурой, причем в любом из этих случаев возможно изменение профиля распределения концентрации носителей заряда в переходе. В элементах на основе Си вариации и А связаны с изменением при освещении концентрации ионизированных доноров или акцепторов, что в свою очередь сказывается на ширине обедненного

Рис. 3.19. Темновая вольт-амперная характеристика (1) и зависимость от для кремниевого солнечного элемента с -переходом - наземного эталонного элемента NASA, имеющего в условиях КПД 13,6%

слоя, форме потенциального барьера в области перехода и, наконец, на процессе переноса носителей заряда через переход.

Известно, что такие же примесные центры обусловливают фотопроводимость однородного по составу сульфида кадмия легированного Си, при аналогичных спектральных и температурных характеристиках, однако в элементах со структурой Си процессы в области перехода не являются следствием лишь фотопроводимости [Fahrenbruch, Bube, 1974].

Существование различий между темновой зависимостью от V и от измеряемой при переменной облученности, свидетельствует о наличии связи и А с уровнем светового потока. Данные для кремниевых солнечных элементов с гомогенным переходом приведены на рис. 3.19. Однако поскольку при этих измерениях облученность колеблется в широких пределах, то, как правило, невозможно установить, какой из параметров или А) изменяется. Кроме того, данный метод не позволяет разделить следующие эффекты: изменения и Л, а также зависимость коэффициента собирания носителей заряда от напряжения смещения Однако на зависимость от не оказывает влияния последовательное сопротивление, если его значение невелико. В солнечных элементах на основе изменения параметров и А столь существенны, что световая и темновая вольт-амперные характеристики пересекаются.

Более полную количественную информацию об изменении и А иногда можно получить с помощью сравнения темновой вольт-амперной характеристики с аналогичной характеристикой, соответствующей постоянному уровню облученности (смещенной по отношению к предыдущей кривой на ). В выбираемых для анализа данных следует использовать только высокие значения токов вследствие большой погрешности измерений . При этом зависимость будет проявляться очень слабо, в противном случае ее влияние необходимо учитывать теоретически.