Лекция 4. Потери в фотоэлектрических преобразователях

от поверхности преобразователя,
- затенение контактной сеткой;
- прохождением части излучения через ФЭП без поглощения в нём,
- рассеянием на тепловых колебаниях решётки избыточной энергии фотонов,
- рекомбинацией образовавшихся фотопар на поверхностях и в объёме ФЭП,
- внутренним сопротивлением преобразователя,
- и некоторыми другими физическими процессами.

Оптические и рекомбинационные потери

для непросветленной поверхности до lO % (однослойные покрытия);
Создание текстурированной фронтальной поверхности;
Использование полупроводников с оптимальной для солнечного излучения шириной запрещённой зоны;
Направленное улучшение свойств полупроводниковой структуры путём её оптимального легирования и создания встроенных электрических полей;
Переход от гомогенных к гетерогенным и варизонным полупроводниковым структурам;
Оптимизация конструктивных параметров ФЭП (глубины залегания p-n-перехода, толщины базового слоя, частоты контактной сетки и др.);
Применение многофункциональных оптических покрытий, обеспечивающих просветление, терморегулирование и защиту ФЭП от космической радиации;
Разработка ФЭП, прозрачных в длинноволновой области солнечного спектра за краем основной полосы поглощения;
Создание каскадных ФЭП из специально подобранных по ширине запрещённой зоны полупроводников, позволяющих преобразовывать в каждом каскаде излучение, прошедшее через предыдущий каскад, и пр.
Создание преобразователей с двухсторонней чувствительностью (до +80 % к уже имеющемуся КПД одной стороны);
Применения люминесцентно переизлучающих структур;
Предварительное разложение солнечного спектра на две или более спектральные области с помощью многослойных плёночных светоделителей (дихроичных зеркал) с последующим преобразованием каждого участка спектра отдельным ФЭП

Меры по уменьшению всех видов потерь энергии в ФЭП :

пучка

a-1=la – длина абсорбции

Спектральная зависимость показателя поглощения
для кремния (1) и арсенида галлия (2), Т=300 К

«Прямые» и «непрямые» полупроводники отличаются не только вероятностью поглощения излучения с hv ≥ Eg.
Малое время жизни

Светодиоды и лазеры на GaAs и AlхGa1-хAs

контакт длиной l2,

толщина n-области – w

Факторы, влияющие на последовательное сопротивление:

- Слоевое сопротивление где , - размеры СЭ

- Сопротивление контактов

последовательного сопротивления по экспериментальной ВАХ

(p-области).
Cопротивление фронтального слоя считаем распределенным

Многозвенная схема замещения СЭ
с последовательными сопротивлениями потерь

A, I0= 10-7 A, β=30.6 В-1: черная Rl=0.03 Ом; красная Rl =0.06 Ом

определения последовательного сопротивления по экспериментальной ВАХ

Режим холостого хода