Микроморф - Micromorph

Портманто микроморфного представляет собой сочетание слов микрокристаллических и аморфных. Он используется для типа многопереходных тонкопленочных солнечных элементов на основе кремния .

Клетка микроморфа

Микроморфные элементы представляют собой тонкопленочные солнечные элементы, основанные на многопереходной архитектуре, состоящей из двух солнечных элементов , установленных друг на друга. В то время как верхняя ячейка из тонкого аморфного кремния поглощает синий свет, более толстая нижняя ячейка из микрокристаллического кремния поглощает красный и ближний инфракрасный свет, позволяя этой так называемой тандемной ячейке покрывать более широкий диапазон солнечного спектра .

Поскольку запрещенные зоны аморфного кремния (1,7  эВ) и микрокристаллического кремния (1,1  эВ) хорошо подходят для тандемных солнечных элементов, предел Шокли-Кайссера для этого элемента обеспечивает эффективность преобразования более 30%. В действительности этот предел не может быть достигнут, и типичный стабильный КПД составляет около 9% (мировой рекорд 11,7%). Это намного выше стабильной эффективности однопереходных тонкопленочных кремниевых солнечных элементов, которая составляет около 6%. Одной из причин низкой стоимости кремниевых тонкопленочных солнечных элементов является их очень малая толщина (2 мкм) по сравнению с кремниевой пластиной (200 мкм). В красном и инфракрасном диапазоне длин волн 2 мкм кремния недостаточно для поглощения всего света, и поэтому требуется «улавливание света».

Преимущество метода микроморфов состоит в том, что он сохраняет низкую толщину аморфной верхней ячейки. Это снижает эффект деградации, вызванной светом ( эффект Штеблера-Вронски ). В многопереходных ячейках верхняя и нижняя ячейки должны производить одинаковый ток. Но верхняя ячейка ограничена эффектом Стаблера-Вронски, и поэтому необходимы улавливание света и промежуточный отражатель, чтобы поддерживать низкую толщину верхней ячейки при одновременном увеличении ее тока.

Промежуточный отражатель

Промежуточный отражатель представляет собой слой (IRL) оксида цинка (промежуточный отражатель ZnO: ZIR) или оксида кремния (промежуточный отражатель SiOx: SOIR) между верхней и нижней ячейкой. Из-за более низкого показателя преломления около 2 по сравнению с окружающим кремнием (4) свет отражается обратно в верхнюю ячейку. Это увеличивает ток верхней ячейки примерно с 10  мА / см 2 до 12  мА / см 2 , но снижает ток нижней ячейки на такую ​​же величину.

Слово микроморф

Это искусственное слово было впервые упомянуто в научной публикации исследовательской группы Университета Невшателя профессора Арвинда Шаха автором Дж. Мейером в 1995 году, но оно основано на долгих новаторских исследованиях нескольких авторов, продолжавшихся несколько лет. Подробный список публикаций см. На веб-сайте публикаций двух основных исследовательских групп: http://pvlab.epfl.ch и https://web.archive.org/web/20110222142422/http://www.fz-juelich. .de / ief / ief-5 / publicger /

Спустя годы другие европейские, японские и американские исследовательские группы начали исследовательскую деятельность в области повышения эффективности преобразования тонкопленочных кремниевых солнечных элементов за счет использования концепции многослойных солнечных элементов , назвав микроморфное устройство «гибридным» солнечным элементом или назвав микрокристаллический. кремниевый поглотитель «нанокристаллический» или даже «поликристаллический» кремний.

Слово «микроморф» недавно было заявлено как принадлежащее производителю оборудования для нанесения силиконовых покрытий, но в судебном решении по патенту это утверждение не было принято европейскими патентными ведомствами .

Смотрите также

внешние ссылки

использованная литература