5.2.4. Концентраторные солнечные элементы AlGaAs - GaAs

При высоких степенях концентрации, выгодных при наземном использовании солнечных элементов на основе в концентраторных системах, требуется другая процедура оптимизации. Поскольку КПД, как правило, возрастает с увеличением интенсивности светового потока (рис. 5.11), эффективнее использовать потоки при степенях концентрации 103 и выше.

Основная проблема, возникающая при больших степенях концентрации — эффективное собирание тока, требующее, чтобы не превышало 10 Ом•см. Слой играет основную роль в собирании тока, поэтому необходим некоторый компромисс между его слоевым сопротивлением (толщиной и удельным сопротивлением), расстояниями между токосъемными полосками и количеством света, прошедшего через него. Критичен также характер рисунка токосъемной сетки, а многие другие параметры — контактное сопротивление, ширина токосъемных полосок, их толщины и расстояния между ними, сопротивление общего токосъема — должны быть надлежащим образом оптимизированы.

В солнечных элементах на основе эффект Дембера проявляется незначительно (ЭДС Дембера менее , поскольку концентрация фотогенерированных носителей (около при мала по сравнению с концентрацией основных. Тем не менее в конструкциях элементов, работающих при интенсивных световых потоках, свет падает со стороны -слоя и поэтому ЭДС дембера суммируется с

Рис. 5.11. Расчетная зависимость КПД солнечного элемента на основе структуры выращенной методом жидкофазной эпитаксии, от степени концентрации С солнечного излучения (при ) для различных значений последовательного сопротивления

Таблица 5.3. Параметры и характеристики ряда концентраторных солнечных элементов

(см. скан)

Далее будут рассмотрены три современные конструкции элементов, изготовленных методом жидкофазной эпитаксии, КПД которых при высоких степенях концентрации превышают 20% [Van der Plas е. а., 1978; Ewan е. а., 1978; Sahai е. а., 1978]. По-видимому, главное отличие между ними — толщина слоя мкм [Sahai е. а., 1978; Van der Plas е. а., 1978]; 10 мкм [Ewan е. а., 1978] и 0,05 мкм [Sahai е. а., 1978]. Во всех типах элементов Параметры и характеристики зтих элементов представлены в табл. 5.3.

В солнечном элементе [Sahai е. а., 1978] слой толщиной 0,05 мкм используется только для снижения скорости поверхностной рекомбинации, а не для токосбора. Значение (около при нормировке к и мощности падающего солнечного излучения ) у него выше, чем в [Ewan е. а., 1978] (около при или [Van der Plas е. а., 1978] (около при , по-видимому, из-за различия в толщине слоя

В элементе, сконструированном Сахи, токосъемная сетка контактирует непосредственно с минуя слой и поэтому снижается контактное сопротивление. Однако скорость поверхностной рекомбинации на границе раздела металл— значительно выше, и это обусловливает, по-видимому, повышение несмотря на малую площадь контакта. С этим связано некоторое снижение в этих элементах по сравнению с теми, где токосъемная сетка контактирует со слоем

Слои во всех трех типах предложенных элементов близки по толщине. В качестве легирующих примесей использованы атомы или Диффузионные длины неосновных носителей мкм.

Наименьшим последовательным сопротивлением обладают солнечные элементы конструкции Джеймса, в которых между металлизацией и слоем широкозонного окна расположен слой . С помощью этого дополнительного слоя контактные сопротивления снижены до , а полное последовательное сопротивление изменяется в пределах от до .

Характеристики всех трех предложенных типов концентраторных солнечных элементов, в особенности последнего, почти совпадают с расчетными значениями, полученными с помощью ЭВМ.