¹V. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, NAS of Ukraine, 03680 Kyiv, Ukraine
²Department of Physics and Physical Oceanography, Memorial University of Newfoundland,
St. John’s, NL, A1B 3X7, Canada
³Taras Shevchenko National University of Kyiv, 01601 Kyiv, Ukraine
⁴Ontario Tech University, Oshawa, ON, L1G 0C5, Canada
*Corresponding authors: viktorvlasiuk@gmail.com, avsacenko@gmail.com

Анотація. Кристалічний кремній (c-Si) залишається домінуючим фотоелектричним матеріалом у промисловості сонячних батарей. На даний час науково-технічний прогрес дозволяє виробляти c-Si сонячні елементи (СЕ) з ефективністю, близькою до фундаментальної межі. Тому поєднання експериментальних результатів і результатів моделювання стає вирішальним для подальшого прогресу у підвищенні ефективності та зниженні вартості фотоелектричних систем. Проведено експериментальну характеристику високоефективних c-Si СЕ та порівняно з результатами моделювання. Для цього ми розробили та застосували до досліджуваних зразків удосконалену теоретичну модель для оптимізації характеристик високоефективних текстурованих сонячних елементів. Модель враховує всі механізми рекомбінації, включаючи безвипромінювальну рекомбінацію екситонів за Оже-механізмом через глибокі центри рекомбінації та рекомбінацію в області просторового заряду. Для порівняння теоретичних результатів із експериментальними нами запропоновано емпіричну формулу зовнішньої квантової ефективності, яка описує її експериментальну спектральну залежність поблизу довгохвильового краю поглинання. Запропонований підхід дозволяє моделювати струм короткого замикання та ефективність фотоперетворення у сонячних елементах текстурованого кристалічного кремнію. Установлено, що залежності струму короткого замикання від напруги холостого ходу та темнового струму від прикладеної напруги при V < 0,6 В збігаються. Теоретичні результати у порівнянні з експериментальними дозволили підтвердити розроблений формалізм і були використані для оптимізації основних параметрів СЕ, таких як товщина основи, рівень легування та ін. У цій роботі ми додатково узагальнили та вдосконалили аналітичний підхід, запропонований і використаний нами раніше для аналізу високоефективних сонячних елементів і моделювання їх характеристик.

Ключові слова: кремній, сонячний елемент, текстура, ефективність, рекомбінація, оптимізація.

Назад до 25 (3)