КОМПЛЕКСНА МЕТОДИКА СТАБІЛІЗАЦІЇ ККД СОНЯЧНИХ ЕЛЕМЕНТІВ НА ОСНОВІ ПОЛІКРИСТАЛІЧНОГО І МОНОКРИСТАЛІЧНОГО КРЕМНІЮ

Abstract

Проведено аналіз ключових факторів, що обмежують коефіцієнт корисної дії сонячних елементів та вказано на проблему невідповідності спектрів поглинання фотоелектричних перетворювачів та спектру сонячного випромінювання. Проведено узагальнення методів розширення спектру поглинання фотоелектричного перетворювача шляхом нанесення на поверхню сонячного елементу шару люмінофору з фіксованим значенням стоксового зсуву, що надає можливість компенсувати розбіжність у відповідних спектрах. Було проведено узагальнення методики збільшення ККД сонячного елементу через застосування фотолюмінесцентного покриття та вказано на недоліки зазначеного підходу. У роботі зазначено вимоги до люмінофору, що включають у себе високий квантовий вихід фотолюмінесценції, спектр поглинання, що лежить у короткохвильовій частині видимого діапазону та ближньому ультрафіолетовому діапазоні, спектр фотолюмінесценції, що лежить у довгохвильовій частині видимого діапазону та ближньому інфрачервоному діапазону. Також зазначено важливість стабільності оптичних характеристик барвника та високий рівень адгезії по відношенню до поверхні підкладки на основі полікристалічного та монокристалічного кремнію. Вказано, що просторова аморфність, що є притаманною для фотолюмінесцентного відгуку призводить до значних втрат у конвертованої частині сонячного випромінювання. З метою вирішення проблеми просторової аморфності фотолюмінесцентного відгуку запропоновано формувати сонячні елементи з мікрорельєфом поверхні, що дозволяє частково компенсувати відповідні втрати, а також стабілізувати ККД сонячного елементу при зміні положення Сонця протягом доби. Побудовано методику розрахунку ККД фотоелектричного перетворювача відповідно геометричних розмірів структурних елементів мікрорельєфу поверхні та оптичних параметрів шару фотолюмінесцентного покриття. Зазначено, що через зміну аргументів багатомірних цільових функцій можна звести задачу оптимізації параметрів модифікованого сонячного елементу до задачі пошуку глобального або одного з локальних максимумів.