RU127516U1 - Тонкопленочный солнечный элемент - Google Patents

Тонкопленочный солнечный элемент Download PDF

Info

Publication number
RU127516U1
RU127516U1 RU2012148264/28U RU2012148264U RU127516U1 RU 127516 U1 RU127516 U1 RU 127516U1 RU 2012148264/28 U RU2012148264/28 U RU 2012148264/28U RU 2012148264 U RU2012148264 U RU 2012148264U RU 127516 U1 RU127516 U1 RU 127516U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
solar cell
silicon
pin junction
thin
Prior art date
Application number
RU2012148264/28U
Other languages
English (en)
Inventor
Валентин Петрович Афанасьев
Евгений Иванович Теруков
Александр Вячеславович Семенов
Петр Валентинович Афанасьев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Общество с ограниченной ответственностью "НТЦ тонкопленочных технологий в энергетике при ФТИ им. А.Ф. Иоффе"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина), Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, Общество с ограниченной ответственностью "НТЦ тонкопленочных технологий в энергетике при ФТИ им. А.Ф. Иоффе" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)
Priority to RU2012148264/28U priority Critical patent/RU127516U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU127516U1 publication Critical patent/RU127516U1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Тонкопленочный солнечный элемент, содержащий расположенную на подложке из стекла фотопреобразующую структуру на основе аморфного гидрогенизированного кремния, представляющую собой p-i-n переход с двухсторонним электродным покрытием на основе оксида цинка, отличающийся тем, что i-слой p-i-n перехода дополнительно содержит 1-3% нанокристаллических включений кремния со средним размером 4 нм.

Description

Заявляемая полезная модель относится к области электроники и может быть использована при конструировании солнечных элементов, которые используется в энергетике. Солнечный элемент - устройство, которое преобразуют энергию солнечного света в электрический ток. Для недорогого массового производства тонкопленочные солнечные элементы представляют большой интерес, так как они позволяют использовать стекло, стеклокерамику, полимеры или другие жесткие или гибкие подложки, как основной несущий материал взамен кристаллическому кремнию.
Известен тонкопленочный солнечный элемент на основе теллурида кадмия (CdTe) (заявка WO 2012013155, опубликована 30.03.2011 г.), содержащий последовательно нанесенные слои: задний электрод, переходной слой ZnTe, слой CdTe, слой CdS, слой прозрачного проводящего электрода и подложку.
Такие солнечные элементы на основе CdTe имеют недостатки, связанные с токсичностью Те.
В качестве прототипа выбран тонкопленочный солнечный элемент (US 2011186127), содержащий расположенную на подложке из стекла фото-преобразующую структуру на основе аморфного гидрогенизированного кремния, представляющую собой p-i-n переход с двухсторонним электродным покрытием на основе оксида цинка, p-i-n переход или тонкопленочная фотопреобразующая ячейка включает i-слой находящийся между р-слоем и n-слоем (р-слой положительно легированный, n-слой отрицательно легированный). i-слой, который по существу является собственным слоем, занимает значительную часть толщины p-i-n перехода.
К недостаткам известного солнечного элемента относятся небольшая фоточувствительность, потому что сама по себе аморфная пленка кремния имеет относительно низкую фотопроводимость и, как следствие, в составе р-i-n
структуры низкий тока сбор. Также недостатком известного солнечного элемента на основе аморфного гидрогенизированного кремния является эффект Стеблера-Вронского, при котором происходит деградация структуры пленки кремния, т.к. разрыв слабых связей кремния и образование дефектов под воздействием солнечного света, и за счет этого снижение эффективности преобразования. Начальная эффективность солнечного элемента на основе аморфного кремния не так важна, важна стабилизированная эффективность, которая как принято считать наступает после 1000 часов нормального облучения в стандартных AM1.5 условиях. Стабилизированная эффективность после облучения обычно снижается на 20% от начальной эффективности.
Задачей, решаемой полезной моделью, является создание солнечного элемента, характеризующегося повышенной фоточувствительностью i-слоя аморфного гидрогенизированного кремния и снижением светоиндуцирован-ной деградации и, как следствие, увеличением стабилизированной эффективности.
Заявленный солнечный элемент, как и известный, содержит подложку из стекла, верхний электрод, фотопреобразующую структуру на основе аморфного гидрогенизированного кремния, представляющую собой p-i-n переход, нижний электрод и задний светоотражатель. Но, в отличие от известного, в предлагаемом солнечном элементе i-слой дополнительно содержит 1-3% нанокристаллических включений кремния со среднем размером 4 нм.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема тонкопленочного солнечного элемента, на фиг.2 представлена зависимость темновой и фотопроводимости, а также их отношения от толщины пленки, осаждаемой за цикл, на фиг.3 представлена микрофотография ПЭМ: i-слой аморфного гидрогенизированного кремния содержащей нанокристаллические включения кремния.
Тонкопленочный солнечный элемент (фиг.1) (стрелки указывают направление падающего света.), включающий в себя прозрачную подложку 1 толщиной от 2 мм до 4 мм, например, стекло со слоем прозрачного проводящего оксида 2 осажденного на него. Фотопреобразующая структура на основе аморфного гидрогенизированного кремния представляет собой p-i-n переход 3-5. p-i-n переход тонкопленочного солнечного элемента включает i-слой 4 находящийся между р-слоем 3 и n-слоем 5 (р-слой положительно легированный, п-слой отрицательно легированный). После p-i-n структуры следует задний контактный слой 6 (задний электрод), который выполнен из оксида цинка, и задний отражатель 7.
Фотопреобразующая структура 3-5 генерирует, под воздействием света, и разделяет электрический заряд, i-слой 4 является собственным слоем и занимает значительную часть толщины p-i-n перехода. Когда свет падает на солнечный элемент, он поглощается в основном в i-слое и в результате в нем генерируются электронно-дырочные пары. Под воздействием внутреннего поля, образующегося при p-i-n структуре, дырки направляются к р-области, а электроны к n-области. Таким образом, происходит разделение заряда и появления электродвижущей силы. Доля нанокристаллической фазы составляла 1-3% при среднем размере нанокристаллитов 4 нм.
Наблюдаемый разброс объясняется флуктуацией локального парциального давления водорода. Нанокристаллиты, равномерно распределенные в i-слое аморфного кремния, улучшают свойства пленки, а именно, во-первых, уменьшают влияние эффекта Стэблера-Вронского за счет того, что они выступают в качестве стока дефектов, а во-вторых, они повышают фоточувствительность за счет повышения подвижности неравновесных носителей заряда. Это приводит к повышению фоточувствительности. Полученные зависимости темновой σd и фотопроводимости σph, а также их отношения в зависимости от толщины слоя, осаждаемого за цикл L, представлены на фиг.2. Рост фоточувствительности связан с уменьшением темновой проводимости.
При дальнейшем уменьшении толщины пленки, осаждаемой за цикл, наблюдается увеличение темновой проводимости. Наибольшей фоточувствительностью обладают пленки, содержащие 1-3% нанокристаллических включений кремния со средним размером 4 нм (фиг.3). Их фоточувствительность σphd при освещении AM1 (100 мВт/см2) достигает величины 107.

Claims (1)

  1. Тонкопленочный солнечный элемент, содержащий расположенную на подложке из стекла фотопреобразующую структуру на основе аморфного гидрогенизированного кремния, представляющую собой p-i-n переход с двухсторонним электродным покрытием на основе оксида цинка, отличающийся тем, что i-слой p-i-n перехода дополнительно содержит 1-3% нанокристаллических включений кремния со средним размером 4 нм.
    Figure 00000001
RU2012148264/28U 2012-11-13 2012-11-13 Тонкопленочный солнечный элемент RU127516U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012148264/28U RU127516U1 (ru) 2012-11-13 2012-11-13 Тонкопленочный солнечный элемент

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012148264/28U RU127516U1 (ru) 2012-11-13 2012-11-13 Тонкопленочный солнечный элемент

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU127516U1 true RU127516U1 (ru) 2013-04-27

Family

ID=49154289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012148264/28U RU127516U1 (ru) 2012-11-13 2012-11-13 Тонкопленочный солнечный элемент

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU127516U1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2632266C2 (ru) * 2016-02-09 2017-10-03 Общество с ограниченной ответственностью "НТЦ тонкопленочных технологий в энергетике при ФТИ им. А.Ф. Иоффе", ООО "НТЦ ТПТ" Гетероструктурный фотоэлектрический преобразователь на основе кристаллического кремния
RU192815U1 (ru) * 2019-06-27 2019-10-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" Тонкопленочный фотоэлектрический элемент на основе структуры ZnO/CuO
RU204768U1 (ru) * 2020-10-27 2021-06-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ВГТУ) Многослойный солнечный элемент на основе металлооксидов Cu2O, ZnO

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2632266C2 (ru) * 2016-02-09 2017-10-03 Общество с ограниченной ответственностью "НТЦ тонкопленочных технологий в энергетике при ФТИ им. А.Ф. Иоффе", ООО "НТЦ ТПТ" Гетероструктурный фотоэлектрический преобразователь на основе кристаллического кремния
RU192815U1 (ru) * 2019-06-27 2019-10-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный технологический университет" Тонкопленочный фотоэлектрический элемент на основе структуры ZnO/CuO
RU204768U1 (ru) * 2020-10-27 2021-06-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ВГТУ) Многослойный солнечный элемент на основе металлооксидов Cu2O, ZnO

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWM432144U (en) Structure and method for high efficiency cis/cigs-based tandem photovoltaic module
CN102110734B (zh) 一种纳米硅/晶体硅异质结光伏电池
WO2011044766A1 (zh) 外加电源提供电场效应的薄膜光伏电池
CN102244111B (zh) 一种薄膜太阳能电池
RU127516U1 (ru) Тонкопленочный солнечный элемент
US9691927B2 (en) Solar cell apparatus and method of fabricating the same
CN102280513A (zh) 广谱吸收的非晶硅黑硅异质结太阳能电池结构及制作方法
WO2019184576A1 (zh) 一种太阳能电池
KR101411996B1 (ko) 고효율 태양전지
Baig Solar cells and its applications
CN102263156A (zh) 一种提高太阳能光伏电池转换效率的技术
CN106876513B (zh) 一种等离极化激元横向异质集成的太阳电池
RU192815U1 (ru) Тонкопленочный фотоэлектрический элемент на основе структуры ZnO/CuO
CN101707219B (zh) 本征隔离结构太阳能电池及其制造方法
EP2166578A2 (en) Photovoltaic device and method of manufacturing the same
CN208368527U (zh) 一种硅基径向纳米线太阳能电池
CN207925494U (zh) 一种太阳能电池
CN106252464B (zh) 一种加快稳定碲化镉薄膜太阳能模组最大功率的方法
CN207458972U (zh) 一种新型的异质结太阳电池
CN206878022U (zh) 一种多晶硅薄膜太阳能电池
Aghaei et al. An overview of solar cells materials classification
CN202957277U (zh) 异质结叠层薄膜太阳电池
US9349901B2 (en) Solar cell apparatus and method of fabricating the same
CN102306678A (zh) 薄膜太阳能电池
CN102208478B (zh) 高效全光谱硅基双结光伏电池