DOI: https://doi.org/10.18524/1815-7459.2019.2.171227

ПЕРСПЕКТИВИ ВИКОРИСТАННЯ ПОВЕРХНЕВО-БАР’ЄРНИХ CdTe-ДІОДІВ В СОНЯЧНІЙ ЕНЕРГЕТИЦІ

В. П. Махній, М. М. Березовський, О. В. Кінзерська, М. П. Мазур, Т. М. Мазур, В. В. Прокопів

Анотація


В роботі обговорюються переваги і недоліки найбільш використовуваних на сьогоднішній день напівпровідникових матеріалів різної структурної досконалості (монокристали, полікристалічні і аморфні) для створення сонячних елементів. Особлива увага приділяється вивченню можливостей використання в якості фотоперетворювачів поверхнево-бар’єрних діодів (ПБД) на базі монокристалічного телуриду кадмію. Аналізується ряд технологічних способів модифікації підкладинок n-CdTe, які призводять до суттєвого покращення електричних та фотоелектричних параметрів і характеристик ПБД.

Встановлено, що обробка підкладинок в водній суспензії солей лужних металів викликає зростання висоти потенціального бар’єру ϕ0 і напруги холостого ходу Vo c діодів на їх основі приблизно в 1,8 разів в порівнянні з аналогічними параметрами ПБД на базових підкладинках. Відпал останніх при певних умовах на повітрі призводить до утворення поверхневої наноструктури, в результаті чого спостерігається не тільки збільшення майже в два рази ϕ0 і Vo c , але й суттєве розширення спектру фоточутливості Sω діодів на базі не модифікованих підкладинок. Встановлено, що швидкість поверхневої рекомбінації ПБД на базі підкладинок з поверхневою наноструктурою на два і один порядок менше, ніж в структурах на основі базових підкладинок і оброблених в суспензії солей лужних металів відповідно.

Показано, що ефективність фотоперетворення ПБД на базі підкладинок з поверхневою наноструктурою (CdTe:O2 ) досягає 13% при 300 К при умовах освітлення АМ2. Обговорюються варіанти застосування використаних в роботі технологій для створення поверхнево-бар’єрних сонячних елементів на основі плівкового телуриду кадмію.


Ключові слова


телурид кадмію; поверхнево-бар’єрний діод; сонячний елемент; ефективність фотоперетворення

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Fahrenbruch, R. Bub. Solar Elements: Theory and Experiment. Energoatomizdat, M. 280 p. (1987).

V. F. Gremenok, M. S. Tivanov, V. B. Zaleski. Solar cells based on semiconductor materials. Ed. Centre. BSU, M. 222 p. (2007).

S. Philips. Photovoltaics Report. Fraunhofers Institute for Solar Energy Systems. (2016).

N. Duenow, I. M. Burst, D. S. Albin, D. Kuciauscas, S. W. Johuston, R. C. Reedy, W. K. Metzger. Single-crystal CdTe solar cells with Voc greaterthan 900 mV // Appl. Phys. Lett., 2014, V. 105, P. 053903.

M. A. Green, K. Emery, Y. Hishikava, W. Warta, E. D. Dunlop. Solar cell efficiency tables (version 47) //Prog. Photovolt: Res. Appl., 24, pр. 3-11 (2016).

M. O. Reese, C. L. Perkins, I. M. Burst, S. Farrell, T. M. Bames, S. W. Jonston. Intrinsing surface passivation of CdTe // J. Appl. Phys., 118, pp. 155305 (2015).

V. P. Makhniy. The effect of thermal annealing on the physical properties of the surface layers of single-crystal cadmium telluride. // Surface. X-ray, synchronous and neutron studies, 5, pp. 93-97 (2006).

V. P. Makhniy, M. V. Skrypnyk. Thanks to contact metal-n-CdTe. // Patent of Ukraine for the cinnamon model UA №31891 etc. from 25. 04. 2008 p.

V. P. Makhniy. Features of the physical properties of the modified surface of cadmium telluride. // FTP, 39 (7), pp. 826-828 (2005).

V. P. Makhniy, M. M. Slyotov, N. V. Skrypnyk. Peculiar optical properties of modified surface of monocrystalline cadmium telluride. // Ukr. J. Phys. Opt., 10(1), pp. 54-60 (2009).

S. Zi. Physics of semiconductor devices. Mir, M. 2. 352 p. (1984).

M. Lavagna, J. P. Pique, Y. Mazfaing. Theoretical analysis of the quantum photoelectric yield in Schottky diodes. // Solid State Electron, 20, pp. 235-240 (1977).

V. P. Makhniy, I. I. German, E. I. Chernykh. Effect of treatment on the surface parameters of single-crystal substrates of cadmium telluride. // Surface. X-ray, synchronous and neutron studies, 5, pp. 65-67 (2013).

T. M. Mazur, V. P. Makhniy, V. V. Prokopiv, M. M. Slyotov. Termal annealing effect on optical properties of the cadmium telluride films. // J. Nano- and Electronic Phys., 9(5), pp. 05047 (2017).

V. P. Makhniy, T. M. Mazur, M. M. Berezovsky, O. V. Kinzerska, V. V. Prokopiv. Hole conductivity of the layers of cadmium telluride with Li and Ca impurites. // Phys. and Chem. of Solid State, 19(4), pp. 313-315 (2018).

V. P. Makhniy, V. V. Melnyk, M. M. Sletov, P. N. Gorley, Xiyan Zang. Optical properties of cadmium sulfide with quantumscale surface structure. // Proc. of SPIE, 6029, pp. 60291B-1-60291B-5 (2005).

V. P. Makhniy, I. I. German, V. M. Sklyarchuk. Optical properties of microporous n-GaAs. // Telecom. and Radio Engineer., 74(16), pp. 1467-1472 (2015).

P. P. Horley, Yu. V. Vorobiev, V. P. Makhniy, V. M. Sklyarchuk. Optoelectronic properties of Ni-GaP diodes with a modified surface. // Physica E, 74, pp. 227-231 (2016).




Copyright (c) 2019 Сенсорна електроніка і мікросистемні технології

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