Нові сонячні фотомодулі з рекордною ефективністю для кремнієвих фотоелементів - «Новости Электроники»

Дослідники Інституту сонячної енергії Фраунгофера (lar Energy Systems ISE) спільно з австрійською компанією EV Group (EVG) успішно виготовили багатошаровий сонячний елемент з рекордною ефективністю на основі кремнію.

В основі цього досягнення, дослідники використовували процес термокомпенсанційної зварки. При цьому поверхність з’єднується одна з одною шляхом утворення плазми під тиском. В результаті утворюється контакт що забезпечує з’єднання атомів поверхні групи III-V  напівпровідникового матеріалу кремнієм.

Атоми на поверхні групи III-V утворюють зв'язок із атомами кремнію, створюючи монолітний пристрій. Високоефективна модель представлена науковцями є поки що єдиним зразком для цього типу кремнію, та може бути застосована у сонячних фотомодулях. Будова її внутрішньої структури, особливо не відрізняється від будови звичайного кремнієвого фотоелемента, вона так само має передні та задні контакти, а отже такі фотоелементи можуть бути інтегровані у фотомодулі так само як і їх попередники.

"Зараз ми працюємо над способами, щоб перевершити теоретичні межі кремнієвих сонячних елементів", - говорить д-р Франк Дімрота керівник відділу Фраунгофера. Це наш давній досвід роботи з кремнієвими групи III-V, які дозволили нам досягти цієї висоти сьогодні ". ККД перетворення становить рекордні 30,2 відсотки для групи III-V кремнію. Розміри фотокомірки складають 4 кв см, вимірювання здійснювались у лабораторії стандартизації Фраунгофера. Для порівняння, найвища теоретична для такого матеріалу становить 29,4%.

Кремнієві елементи групи III-V складаються із багатошарової архітектури фотокомірок з’єднаних один з одним. З`єднання фотоелементів на основі фосфиду індія-галія  (GaInP), арсеніда галію (GaAs) та кремнію (Si) утворюють між собою так званий тунельний діод. Така структура дозволяє поглинати більший спектр сонячного випромінення. Верхній шар фотоелементу GaInP  поглинає випромінення від 300 до 670 нм. Фотоелемент на основі GaAs працюють у діапазоні між 500 та 890 нм, а фотоелемент Si у межах між 650 та 1180 нм. Шари групи III-V осаджають шлях опітаксіонального осадження на підложку GaAs, а пізніше з’єднується до кремнієвої структури сонячних фотоелементів. Пізніше підкладка GaAs видаляється , а на передній та задній частині фотоелементу наносять струмопровідні доріжки та антиблікове покриття.

Ключ до успіху полягає у тому щоб відлагодити технологічний процес що забезпечуватиме більш гладку та леговану поверхню пояснює д-р Джан Бени керівник групи Фраунгоферського університету. При виготовленні сонячних фотоелементів ми спиралися на наш багаторічний досвід дослідження високоефективних сонячних фотоелементів, говорить директор інституту.

Ейке Вебер висловлює своє захоплення: " Я радий, що інститут Фраунгофера пробив скляну стелю 30% ефективності для сонячного фотоелемента лише з двома струмознімними доріжками. Таким чином ми відкрили двері для подальшого збільшення ефективності сонячних фотом одулів на основі кремнію.

Багатошаровий елемент групи III-V кремнію наглядно демонструють можливість нашої групи ComBond® з’єднувати різні напівпровідників без виникнення опору, радується Маркус Вимплингер, директор корпоративного розвитку технологій EV Group.

На шляху до промислового виробництва багатошарових елементів групи III-V необхідно зменшити вартість епітаксальному заниженні напівпровідників групи III-V і технології з’єднання з кремнієм.

Проте існують також більші проблеми які необхідно подолати в цій області. Дослідники Фраунгофера мають намір вирішити їх за рахунок майбутніх досліджень. Новий центр Фраунгофера для висоефективних сонячних фотомодулів знаходиться на стадії будівництва у Фрайбурзі. Такий інститут буде ідеальним місцем для розробки нового покоління сонячних фотоелементів групи III-V. Кінцева мета полягає у тому, щоб зробити високоефективні модулі з коефіцієнтом корисної дії вище 30%.

Матеріал для статті надано сайтом: prel.prom.ua

Джерело: solarthermalmagazine.com