КВАНТОВА ЕФЕКТИВНІСТЬ, ОПТИЧНІ І РЕКОМБІНАЦІЙНІ ВТРАТИ В ТОНКОПЛІВКОВИХ СОНЯЧНИХ ЕЛЕМЕНТАХ НА ОСНОВІ Cu(In,Ga)Se2

В. Я. Литвиненко, Л. А. Косяченко, О. Л. Маслянчук

Анотація


Проведено теоретичний аналіз оптичних та рекомбінаційних втрат в тонкоплівкових сонячних елементах на основі Cu(In,Ga)Se2 з шириною забороненої зони 1,36-1,38 еВ. Виходячи з оптичних констант матеріалів, знайдені оптичні втрати, обумовлені відбиванням на межах поділу і поглинанням в шарах ZnO і CdS. Для розрахунку рекомбінаційних втрат розглянуто спектральний розподіл квантової ефективності CdS/CuIn1-xGax Se2 гетероструктури. Із зіставлення результатів розрахунку з експериментом визначено реальні параметри сонячного елементу і втрати, зумовлені рекомбінацією носіїв заряду на фронтальній і тильній поверхнях поглинаючого шару, в його нейтральній частині та області просторового заряду p-n гетеропереходу

Ключові слова


CuInSe2 сонячні елементи; фотоелектричні характеристики

Посилання


M.A. Green, K. Emery, Y. Hishikawa, W. Warta, E.D. Dunlop. Solar cell efficiency tables (version 42) // Prog. Photovoltaics: Res. and Appl. 21, pp. 827–837 (2013).

P. Jackson, D. Hariskos, R. Wuerz, W. Wischmann, M. Powalla. Compositional investigation of potassium doped Cu(In,Ga)Se2 solar cells with efficiencies up to 20.8% // Phys. Status Solidi RRL. 8, pp. 219–222 (2014).

L.A. Kosyachenko, E.V. Grushko, X. Mathew. Quantitative assessment of optical losses in thin-film CdS/CdTe solar cells // Solar Energy Materials & Solar Cells 96, pp. 231–237 (2012).

L.A. Kosyachenko, X. Mathew, V.Ya. Roshko, E.V. Grushko. Optical

absorptivity and recombination losses: The limitations imposed by the

thickness of absorber layer in CdS/CdTe solar cells // Solar Energy Materials and Solar Cells. 114, pp. 179–185 (2013).

W.N. Shafarman, S. Siebentritt, L. Stolt. Cu(InGa)Se2 Solar Cells. In:

Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, 2nd ed. 2011, John Wiley & Sons, Ltd. West Sussex, UK, pp. 546-599.

Zhong-Hong Dai, Rong-Jun Zhang, Jie Shao, Yi-Ming Chen, Yu-Xiang Zheng, Jia-Da Wu, Liang-Yao Chen // J. Korean Physю Soc. 55, pp. 1227–1232 (2009).

S. Ninomiya, S. Adachi. Optical properties of wurtzite CdS // J. Appl. Phys. 78, 1183–1190 (1995).

P.D. Paulson, R. W. Birkmire, W. N. Shafarman. Optical characterization of CuIn1–xGax Se2 alloy thin films by spectroscopic ellipsometry // J. Appl. Phys. 94, 879–888 (2003).

V. L. Bonch-Bruevich. Interband optical transitions in disordered semiconductors // Phys. status solidi (b). 42(1), pp. 35 (1970).

M. Born, E. Wolf. Principles of Optics, 7th ed., University Press, Cambridge, (1999) Sec. 1.6.4.

Reference solar spectral irradiance at the ground at different receiving

conditions. Standard of International Organization for Standardization ISO

-1:1992.

L. Kosyachenko, T. Toyama. Current–voltage characteristics and quantum efficiency spectra of efficient thin-film CdS/CdTe solar cells // Solar Energy Materials and Solar Cells. 120 (part B), pp. 512–520 (2014).).

L.A. Kosyachenko, A.I. Savchuk, E.V. Grushko. Dependence of efficiency of thin-film CdS/CdTe solar cell on parameters of absorber layer and barrier structure // Thin Solid Films 517, pp. 2386–2391 (2009).

S.M. Sze, K.K. Ng, Physics of Semiconductor Devices, 3rd ed., WileyInterscience, New Jersey, (2006).

Y. Okuhara, H. Matsubara, C. Numako, M. Takata. Effective doping of Al in ZnO films by multi-target reactive sputtering for near-infrared reflection // J. Australian Ceramic Soc. 49, pp. 15–20 (2013).

Chien-Chen Diao, Hsin-Hui Kuo, WenCheng Tzou, Yen-Lin Chen, ChengFu

Yang. Fabrication of CIS Absorber Layers with Different Thicknesses

Using A Non-Vacuum Spray Coating Method // Materials 7, pp. 206–217

(2014).

G. Brown, V. Faifer, A. Pudov, S. Anikeev, E. Bykov, M. Contreras, J.

Wu. Determination of the minority carrier diffusion length in compositionally graded Cu(In,Ga)Se2 solar cells using electron beam induced current // Appl. Phys. Lett. 96, 022104 (2010) (3 pages).

S.A. Dinca, E.A. Schiff, W.N. Shafarman, B. Egaas, R. Noufi, D. L.

Young. Electron drift-mobility measurements in polycrystalline CuIn1−

x Gax Se2 solar cells // Appl. Phys. Lett. 100, 103901 (2012) (3 pages).

K. Puech, S. Zott, K. Leo, M. Ruckh, H.-W. Schock. Determination of minority carrier lifetimes in CuInSe2 thin films // Appl. Phys. Lett. 69, pp. 3375–3377 (1996).

I. Repins, M. Contreras, M. Romero, Y. Yan, W. Metzger, J. Li, S. Johnston, B. Egaas, C. DeHart, J. Scharf, B.E. McCandless, R. Noufi. Characterization of 19.9%-efficient CIGS absorbers, 33rd IEEE Photovoltaic Specialists Conference, San Diego, California, May 11–16, 2008, Paper NREL/CP-520-42539.

K. Hecht, Zum Mechanismus des lichtelektrischen Primärstromes in isolierenden. // Kristallen, Zeits. Phys. 77, pp. 235–239 (1932).

C. Sah, R. Noyce, W. Shockley, Carrier generation and recombination in p-n junctions and p-n junction characteristics // Proceedings of the IRE. 46, pp. 1228–1243 (1957).

L.A. Kosyachenko, E.V. Grushko, V.V. Motushchuk, Recombination losses in thin-film CdS/CdTe photovoltaic devices // Solar Energy Materials and Solar Cells. 90, pp. 2201–2212 (2006).




DOI: https://doi.org/10.18524/1815-7459.2014.4.108927

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Copyright (c) 2014 Сенсорна електроніка і мікросистемні технології

ISSN 1815-7459 (Print), 2415-3508 (Online)