Гибкие солнечные модули на основе сульфида и теллурида кадмия

Исследованы выходные параметры и световые диодные характеристики гибких тонкопленочных солнечных элементов ITO/CdS/CdTe/Cu/Au, сформированных на полиимидных пленках вакуумными методами. Путем математического моделирования влияния световых диодных характеристик на эффективность проведена
оптимизация физико-технических параметров формирования таких приборных структур. Это позволило получить лабораторные образцы гибких солнечных элементов на основе сульфида и теллурида кадмия с эффективностью 11.4%. Впервые сформированы солнечные модули с эффективностью 4.5% на основе
разработанных гибких солнечных элементов.

1. Введение
Пленочные солнечные элементы (СЭ) на основе CdTe являются одними из наиболее перспективных для широкомасштабного наземного применения [1]. В назем-
ных условиях такие базовые слои имеют максимальный среди однопереходных полупроводниковых СЭ теорети-
ческий коэффициент полезного действия (кпд) — свыше 29%. Это обусловлено оптимальной для фотоэлектрического преобразования солнечного излучения в наземных условиях шириной запрещенной зоны теллурида
кадмия — 1.46 эВ [2]. Для организации промышленного производства таких СЭ вполне достаточно природных запасов теллура и кадмия [3]. Комплексные медико-
химические исследования показали, что в отличие от кадмия теллурид кадмия не является токсичным [4]. При этом CdTe обладает высокой устойчивостью к
разложению, поэтому в процессе эксплуатации СЭ на основе теллурида кадмия не оказывают отрицательного воздействия на здоровье людей [4].
С учетом большей экономичности и радиационной стойкости пленочные СЭ на основе CdS/CdTe представляют альтернативу СЭ на основе моно-Si и GaAs при использовании не только в наземных, но и в заатмосферных условиях [5]. Однако солнечные элементы
на основе CdS/CdTe существенно уступали монокристаллическим СЭ по величине электрической мощности, вырабатываемой на единицу веса (приведенной
мощности). Приведенная мощность представляет собой важнейшую техническую характеристику при заатмосферном использовании СЭ [6]. Основным направле-
нием увеличения приведенной мощности пленочных СЭ на основе CdS/CdTe является замена стеклянной подложки на легкую гибкую подложку. Это обусловлено
тем, что вес стеклянной подложки, которая обычн используется в конструкции пленочного СЭ на основе CdS/CdTe, составляет 98% веса всей приборной
структуры. Однако пленочные СЭ на основе CdS/CdTe,которые для снижения веса формировались на тонкихметаллических фольгах, на момент постановки задач
данного исследования имели недостаточную эффективность — всего на уровне 5% [7]. В настоящее время ряд западных фирм начали производить прозрачные полиимидные пленки толщиной 7−10 мкм, обладающие
термостабильностью до 450◦C. Это позволяет формировать гибкие СЭ на основе CdS/CdTe так называемой тыльной конфигурации, при которой СЭ освещается
со стороны прозрачной подложки. Замена массивной стеклянной подложки на тонкую полиимидную пленку с существенно отличающимися теплофизическими
и механическими свойствами неизбежно приводит к необходимости оптимизации фотоэлектрического преобразования в гибких СЭ на основе CdS/CdTe тыльной конфигурации.

Comments are closed.