ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Проект направлен на решение фундаментальной задачи солнечной фотоэнергетики – снижение стоимости электричества, вырабатываемого солнечными элементами (СЭ) из кристаллического кремния. Для решения этой проблемы нужны новые конструкции и подходы, прежде всего к методам формирования контактов. С этой целью авторы проекта ранее предложили конструкцию СЭ Laminated Grid Cell (LGCell), которая состоит из: (1) электродов из пленок прозрачного проводящего оксида (TCO), нанесенных на обе поверхности СЭ c [n+(n или p)p+]Si структурой, которые одновременно выполняют роль антиотражающего и пассивирующего покрытия; а также (2) контактной сетки из проволоки, прикрепленной к поверхности ТСО низкотемпературным ламинированием. В проекте проводятся исследования пленок ТСО в качестве прозрачных электродов, в частности, основное внимание будут уделено пленке IFO, а также пленкам ZnO. Разработка индий-замещающих пленок, а именно, на основе ZnO, актуальна в связи с ограниченностью мировых запасов индия. Результаты предлагаемого исследования пленок ТСО позволят улучшить параметры СЭ на их основе.
Проведены исследования свойств пленок оксида индия, легированного фтором (IFO), в зависимости от температуры и времени осаждения, скорости потока газа-носителя, в сочетании с условиями отжига для пленок IFO. Оптимизирован температурный режим осаждения IFO. Скорость потока газа-носителя менялась в процессе осаждения в две стадии: первая стадия – медленная скорость (0,8 л/мин) вторая - быстрая (2 л/мин). Изучено влияние длительности первой стадии на фотоэлектрические свойства IFO/p-Si гетероструктур и сопротивление IFO/n+-Si контракта. Получены и исследованы параметры солнечных элементов (СЭ) с оптимизированными пленками IFO. Оптимизации процесса осаждения IFO позволила уменьшить последовательное сопротивление солнечного элемента со структурой IFO/(n+pp+)Cz-Si/ITO.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 9 января 2013 г.-31 декабря 2013 г. | Изучение и оптимизация тонких пленок прозрачных проводящих оксидов для перспективных кремниевых солнечных элементов. |
Результаты этапа: В 2013 году получены важные научно-практические результаты. 1) Проведено исследование влияния температуры осаждения TD пленки In2O3:F (IFO) методом ультразвукового спрей пиролиза на фотоэлектрические свойства гетероперехода IFO/Si; с целью анализа аналогичные эксперименты проведены для пленки In2O3:Sn (ITO). Обнаружено аномальное поведение сопротивления контактов IFO/n+-Si и IFO/p+-Si с ростом TD, в результате анализа которого было предложено модифицировать процесс осаждения IFO с целью уменьшения контактного сопротивления. Уменьшение этого параметра актуально при разработке двусторонних концентраторных кремниевых солнечных элементов (СЭ) с пленками IFO. 2) Проведено исследование вариантов модификации процесса осаждения пленки IFO требуемой толщины, ~85 нм, который был разделен на два этапа; на 1-м этапе скорость потока газа-носителя оставили прежней, 0.4 л/мин, а на 2-м этапе ее уве-ичили до 2 л/мин. Варьировали длительность 1-го этапа t1. Было обнаружено, что если t1 снизить со 180 с до 50–75 с, то можно ожидать уменьшения последовательного сопротивления СЭ, при этом пассивирующие свойства IFO останутся на прежнем уровне, а вот барьерные свойства могут несколько ухудшиться. 3) Для проверки сделанных выводов были изготовлены СЭ конструкции LGCell с пленками IFO, осажденными по старой и по новой методике. Получено, что применение модифицированного IFO практически не изменило КПД СЭ при 1Х, но привело к заметному, на 30%, снижению последовательного сопротивления, в результате чего предельная рабочая концентрация света СЭ выросла с 3.5Х до 5.3Х. В 2013 г.: 1 статья опубликована в реферируемом журнале AIP Conference Proceed-ings; подготовлены и приняты в печать 2 статьи (в журналах Progress in Photovol-taics: Research and Applications и Solar Energy), 3 статьи опубликованы в трудах 28-й Европейской конференции по фотовольтаическому преобразованию солнечной энергии (Париж, сентябрь – октябрь 2013 г.), одна статья – в Материалах Первого международного форума "Возобновляемая энергетика. Пути повышения энергетической и экономической эффективности "REENFOR–2013" (Москва, 2013) | ||
2 | 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Изучение и оптимизация тонких пленок прозрачных проводящих оксидов для перспективных кремниевых солнечных элементов. |
Результаты этапа: В 2014 году получены важные научно-практические результаты. 1) Проведено исследование влияния температуры синтеза (в диапазоне 310-460 °С) пленок ZnO:Al (AZO) на поверхности стеклянных и кремниевых подложек методом ультразвукового спрей пиролиза на свойства пленок AZO: химический состав, морфологию, электрические свойства (удельное сопротивление пленок на стекле и на кремнии, эффект Холла для пленок на стекле), оптические свойства (показатель преломления пленок на стекле и на кремнии; спектры пропускания, отражения и поглощения, оптическую ширину запрещенной зоны для пленок на стекле), а также на напряжение холостого хода гетеропереходов AZO/n-Cz-Si, AZO/p-Cz-Si структур AZO/(p+nn+)Cz-Si. 2) Были изготовлены солнечные элементы (СЭ) конструкции LGCell на основе гетеропереходов AZO/(nn+)Cz-Si с пленками AZO различной толщины (в диапазоне 240-720 нм, выращенными при температуре 410 °С. Получено, что с увеличением толщины пленки AZO слоевое сопротивление уменьшается с 1450 до 175 Ω/квадрат, удельное сопротивление уменьшается с 35 до 13 мΩсм. При этом эффективное поглощение увеличивается с 1.7 до 4.2%, а эффективное отражение уменьшается с 6.5 до 6.9%; напряжение холостого хода снижается с 476 до 400 мВ, фактор заполнения увеличивается с 29.1 до 57.3% из-за уменьшения последовательного сопротивления с 7.4 до 2.7 Ωсм2. Эффективность СЭ выросла в с 3.3 до 8.3%. Полученный результат превышает мировой уровень. В 2014 г.: опубликованы 3 статьи в высокорейтинговых журналах (Progress in Photovoltaics: Research and Applications, Solar Energy и Vacuum), одна статья – в Материалах Второго международного форума "Возобновляемая энергетика. Пути повышения энергетической и экономической эффективности REENFOR–2014" (Москва, 2014) | ||
3 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Изучение и оптимизация тонких пленок прозрачных проводящих оксидов для перспективных кремниевых солнечных элементов. |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".