Кн фотоэлементтеріні негізгі материалдары жне фотомодульді жасау технологиясы

Монокристалды кремний негізіндегі рылымдар ндірісі – технологиялы трыдан крделі рі ымбат тратын деріс. Сол себепті аморфты кремний (a-Si:H) негізіндегі орытпалар, галлий арсениді жне поликристалды жартылай ткізгіштер трізді материалдара кіл аударылды.

Аморфты кремний монокристалды кремнийді арзаныра баламасы есебінде алынды. Оны негізіндегі алашы кн элементі (КЭ) 1975 жылы жасалды. Аморфты кремнийді оптикалы жтылуы кристалды кремнийге араанда 20 есе жоары.

Оан оса, аморфты кремнийді лкен ауданды жа абыршаын алуды олданымдаы технологияларыны арасында монокристалды кремний негізіндегі КЭ-не ажетті ашау, ырнау жне ысып жылтырату операциялары ажет етілмейді. Поликристалды кремнийлі элементтермен салыстыранда a-Si:Н негізіндегі німдерді едуір тмен температураларда (300°С) ндіреді: арзан шыны тсеніштер олдануа болады, бл кремний шыынын 20 есе азайтады [5,12,25].

зірге а-Si:Н негізіндегі тжірибелік элементтерді максималды ПК-і – 12% - кристалды кремнийлі КЭ-ні ПК-інен біраз тменірек (~15%). Алайда технологияны дамуымен а-Si:Н негізіндегі элементтерді ПК-і теориялы шырау шегі – 16%-а жетуі ажап емес.

Галлий арсениді – тиімділігі жоары кн батареяларын жасауа арналан е келешекті материалдарды бірі. Бл оны келесідей ерекшеліктерімен тсіндіріледі:

– бірткелді кн элементтері шін тыйым салынан аумаыны ені 1,43 эВ млтіксіз дерлік;

– кнмен сулеленуді жтуа деген жоары абілеттілігі;

– алыдыы бар-жоы аз ана микрон болатын абат ажет етеді;

– радиациялы тратылыы жоары, бл асиеті жоары тиімділігімен атар материалды арышты аппараттарда олдану шін ерекше тартымды етеді;

– GaAs негізіндегі батареяларды ызып кетуіне салыстырмалы сезгішсіздігі.

GaAs-ні алюминиймен, мышьякпен, фосформен немесе индиймен орытпаларыны сипаттамалары GaAs-ні сипаттамаларын толытырып трады, бл кн элементтерін жобалау кезінде ммкіндіктерді кеейтеді.

GaAs негізіндегі фотоэлемент рилы рамды бірнеше абаттардан труы ммкін. Бл жасап шыарушыа кремнийлі кн элементтеріндегі оспалауды ммкін дегейімен шектеулі заряд тасушысыны генерациясын лкен длдікпен басаруа ммкіндік береді.

GaAs негізіндегі кн элементі терезе есебінде AlGaAs-ні те жа абатынан трады.

Галлий арсенидіні негізгі кемшілігі – жоары ны. ндірісті арзандату шін КЭ-ін арзаныра тсеніштерде ру; GaAs абаттарын алынатын тсеніштерде немесе кпретті олдануа болатын тсеніштерде жетілдіру сынылады.

Поликристалды жа абыршатар да кн энергетикасы шін келешегі жоары. Мыс пен индиді диселенидіні кнмен сулеленуді жтуа абілеттілігі те жоары – жарыты 99%-ы бл материалды бірінші микронында жтылады (тыйым салынан ауматы ені – 1,0 эВ). CuInSe₂ негізіндегі кн батареясыны терезесін даярлауа арналан е ке таралан материал болып CdS табылады. Кей кездері террезені млдірлігін жасарту шін кадмий сульфидіне мырыш осады. CuInSe₂ абатындаы біраз галлий тыйым салынан ауматы енін лкейтеді, бл бос жрісті кернеуіні суіне, демек рылыны тиімділігін арттыруа алып келеді.

Кадмий теллуриді (CdTe) – фотовольтаикаа арналан таы бір келешекті материал. Оны тыйым салынан аумаыны ені (1,44 эВ) млтіксіз дерлік жне сулеленуді жтуа абілеттілігі те жоары. CdTe абыршатарын даярлау айтарлытай арзан. Оан оса, таайындалан асиеттері бар абаттар жасау шін CdTe-ні Zn, Hg жне баса элементтермен ртрлі орытпаларын алу технологиялы трыдан иын емес.

10.2-суретте Фототрлендіргішті жасау технологиясыны сызбансасы крсетілген.

10.2-сурет. Фототрлендіргішті жасау технологиясы

 

CdTe абыршатары заряд тасушыларыны жоары озалмалылыына ие, ал оларды негізіндегі кн элементтері – ПК-ні жоары мндеріне ие, 10-нан 16%-а дейінгі. Кн элементтеріні ішінде органикалы материалдарды пайдаланатын батареялар ерекше орын алады. Органикалы бояышпен апталан титан диоксиді негізіндегі кн элементтеріні пайдалы сер коэффициенті те жоары – ~11 %.