3-Mavzu. Quyosh elementlari materiallari va konstruksiyalari

3-Mavzu. Quyosh elementlari materiallari va konstruksiyalari
Quyosh elementlarining effektiv ishlashi uchun bir qator shartlar bajarilishi kerak:
Yarimo’tkazgich aktiv qatlami yutilishi optic koeffisienti(a) qatlam qalinligida quyosh yorug’lik energiyasining sezilarli qismini yutilishni ta’minlash uchun etarli katta bo’lishi kerak.
Yoritilganda hosil bo’ladigan electron va kovaklar kontakt elektrodlari-nig aktiv qatlami ikkala tomonida effektiv yig’lishi kerak.
Quyosh elementi yarimo’tkazgichli o’tish ichida to’siqning qiymatli balandlikga ega bo’lishi kerak;
Quyosh elementiga ketma-ket ulangan to’la qarshilik (yuklanma qarshilikdan tashqari) ish jarayonida quvvatning yo’qotilishini kamaytirish uchun kichik bo’lishi kerak;
Yupqa qatlam strukturasi quyosh elementi barcha aktiv sohasida elementning xarakteristikasiga shunt qarshiligi ta’sirini yo’qotish uchun bir jinsli bo’lishi kerak.
Yuqorida keltirilgan talablarni qanoatlantiruvchi monokristallik kremniy aso-sidagi strukturalarni ishlab chiqarish jarayoni texnologik jihatdan murakkab va qimmat. Shuning uchun e’tibor amorf kremniy asosidagi qotishma (a-Si:H), GaAs va polikristall yarimo’tkazgichlar kabi materiallarga qaratildi.
Amorf kremniy monokristallga qaraganda ancha arzan alternativa sifatida paydo bo’ldi. Uning asosida yasalgan birinchi QEi 1975 yilda yasaldi. Amorf kremniyning optik yutilishi kristallnikiga qaraganda 20 marta ko’p. Shuning uchun ko’rinuvchi yorug’likning etarli yutilishi uchun 300 mkmli qimmat kremniyli taglik o’rniga qalinligi 0,5 – 1 mkm bo’lgan a-Si:H plyonka etarli bo’ladi. Bundan tashqari katta yuzali yupqa amorf kremniy plyonkalarini olishning mavjud texnologiyalari monokristall kremniy asosidagi QElarini olish uchun kerak bo’lgan kesish, tekislash va polirovka qilish operasiyalari zarur bo’lmaydi. Polikristallik kremniyga qaraganda a-Si:H asosidagi elementlar pastroq temperature (300⁰C)da ishlab chiqariladi: arzon shisha taglikdan foydalanish mumkin, bu esa kremniyni 20 marta kam sarf bo’lishiga olib keladi. Hozircha a-Si:H asosidagi eksperimental elementlarning maksimal F.I.K. 12%, yani kristalli kremniy QEni(15%)kidan kam. Lekin texnologiya rivoji a-Si:H asosidagi elementlar F.I.K. nazariy qiyma-ti(16%)ga etishi mumkin. a-Si:H asosidagi QEning eng oddiy konstruksiyasi metal-yarimo’tkazgich (Shotki diodi) struktura asosida yasaldi(2.2.1-rasm). Ko’ri-nishdan soddaligiga qaramasdan uni reallashtirish jarayoni etarli problemali, yani metall elektrod shafof va qalinligi jihatidan tekis bo’lishi kerak, metal/ a-Si:H chegarasidagi barcha holatlar vaqt bo’yicha stabil bo’lishi kerak. Ko’pincha a-Si:H asosidagi quyosh elementlari zanglamaydigan po’lat tasma yoki o’tkazuvchi qatlam bilan qoplangan shisha taglik ustida hosil qilinadi.
Shisha taglikdan foydalanilganda uning ustiga yorug’likga shafof bo’lgan va elementni shisha orqali yoritish uchun SnO₂, In₂O₃ yoki SnO₂+ In₂O₃lardan o’tkazuvchi oksidli plyonka(TCO) suriladi. Legirlanmagan qatlam electron o’tkazuvchan-ligi kuchsiz bo’lgani uchun Shotki to’siq chiqish ishi katta bo’lgan metall (Pt, Rh, Pd) plyonkalarini o’tirtirish orqali hosil qilinadi, bunda a-Si:Hning ichida musbat hajmiy zaryad sohasi(kambag’allashgan qatlam)ning vujudga kelishiga olib keladi.
p-i-n –strukturali amorf kremniy asosidagi QE yuqoriroq effektivlikga ega(2.2.2 – rasm). Bunga sabab yorug’likning sezilirli qismini yutuvchi a-Si:H ning legirlanmagan keng i – sohasi hisoblanadi. Lekin problema vujudga keladi - a-Si:H da kovaklarning diffusion uzunligi kichik (~ 100 nm), shuning uchun a-Si:H asosidagi QElardagi zaryad toshuvchilar elektrodlarga asosan ichki elektr