автореферат диссертации по энергетике, 05.14.08, диссертация на тему:Исследование и разработка кремниевых фотоэлектрическирх преобразователей концентрированного солнечного излучения как элемента фотоэлектроустановки

AiCA.-ЧЕЧНЯ НАУК РЕСПУБЛИК!-! УЗБЕКИСТАН р р g Q д ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И АВТОМАТИКИ

О OKI ЗДЛ

На правах рукописи АЛЬ-СОУД МУХАМЕД СУЛАЯЧАН

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА КРЕМ1ШЕШХ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕН КОНЦЕНТРИРОВАННОГО СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕШИ КАК ЭЛЕМЕНТА ФОТОЭЛЕКТРОУСПИОВКИ

Специальность 05.Pi.08 - Преобразование возобновляемых

видов анэргии и установки на их основе

Автореферат

диссертации' на соискание ученой степени 'кандидата технических наук

Ташкент - 199-1

Работа выполнена в Институте энергетики и автоматик« Академия наук Республик;: Узбекистан. •

•• Научный руководитель - член-корр. АН РУ доктор технических

наук, профессор ЗШДОВ Р. А.

Нчучиый консультант - кандидат технических нэук

Т АЛИЕВ У. А.

Официайьниэ оппоненты: - чл.-корр. РУ, доктор физико-математических наук, профессор МАМАДШМОВ А.Т.,

кандидат физико-математических наук, АРИПОВ Х.К.

Ведущая- организация -Научно-производственное объединение

"Физика-Солнце" им. С.А.Азимова

.. «с.

Защита состоится "// ''^¿¡л&^Д. 1994 г. в Щ час. на заседании специализированного совета К 015,28.21 п Институте энергетики и автоматики Академии наук Республики Узбекистан по адресу: 700143, Ташкент - 143, Академгородок.

С диссертацией мочшо ознакомиться в библиотеке Института энергетики и автоматик» АН РУ.

Автореферат разослан " 10 "Г*»73%рЗЛ994 г.

Ученый секретарь специализированного совета к.т.н. Абдурахманова С.§.

ОБЩАЯ ХЛРАК'Г EP11CMIÍA РАБОТУ

Актуальность теми. Широков внедрение со»иеч1Шх фогаэхскг; ческих станций (СФЭС) л народном хозяйства сдерживается в iiqj. ■ Бую очорель высокой стоимостью солнечных элементов (СЭ) и фотопреобразователей 0?П) на их ооновв, используемых для созцашм фотоэлектрических модулей (Ю!>0 входящих в состав СФЗС.

Существует апа пути снижения стоимости HI: Это увеличении КПД СЭ и ФП с одновременным уменьшением стоимости используемых материалов и технологических процессов их изготовления, а также использование дешевых концентраторов и концентрирующих систем, позволяющих уменьшить количество дорогостоящих §11 в $ЭМ пропорционально коэффициенту концентрации слогового потока (fcc ).

Основными материалами для создания СЭ повышенной мощности являются кремний Si* 11 арсенид галлия . Считается, что

арсенид галлия по физическим свойствам наиболее перспективный материал для получения высокого КПД преобразования и обеспечение работоспособности ФП в условиях концентрированного солнечного излучения. Однако из-за высокой стоимости Qa.flS СЭ их использование в наземных условиях без высокого уровня концентрации солнечного излучения не приемлемо с экономической точки зрения. Использование же высоких коэффициентов концентрации ( V^t > 1000.) приводит к необходимости создания очень точной и надежной системы слежения, а также очень надежной системы охлаждения, т.к. при аварии последней произойдет разрушение 6-&-f}£> структуры с выбросом в окружающую среду вцсокотоксичного материала мышьяка, что но приемлемо о экологической точки зрения. Поэтому а наземных условиях при средних коэффициентах концентрации ( Кс,^ 100) целесообразно использовать кремний, т.к. он в этих условиях не уступает £а /)$ и к тому кэ он является болэо доступным и дешевым материалом. Кроме того высокая теплопроводность (по сравнению с ) крзмния позволяет несмотря на более низкие предельные рабочие температуры кремниевых СЭ (до 60°С) организовать эффективный теплоотвод при тех :te коэффициентах концентрации, что и для GaJÍÜ

К настоящему времени разработаны и попуччт СЭ на различных материалах с различными конструкциями и различными технологическим» методами их изготовления. Однако, несмотря на разработанность и высокую степень технологической и технической гч-

говиости большого количества разнообразных Б< СЗ, до сих пор ид найдено технических решений, позволяющих создать достаточно универсальный ФП, возможно и даже предпочтительно на основе разработанных промышленных СЭ, который мог би служить базовым элементом для ФЭМ.

Цодью работ является разработка технических решений по созданию эффективных монокристаллических кремниевых фотоэлектрических преобразователей энергии концентрированного солнзчно-го излучения на основе исследования и выявления на структурно-конструктивном уровне механизмов действия ограничивающих факторов и путей их устранения.

Для достижения основной цели в диссертация решаются следующие задачи:

1. - Выявить и исследовать основные воздействующие факторы, влияющие на эффективность фотоэлектрического преобразования концентрированного солнечного излучения ;

2. - Теоретически определить на основе универсальных зависимостей эффективности преобразование концентрированного солнечного излучения:

- предпочтительное значение внутреннего сопротивления СЭ па основе при заданных коэффициентах концентрации

- степень влияния величин сопротивления перехода моталл-п о лу провод ник и сопротивления контактной сетки кремниевых СЭ на их нагрузочные характеристики ;

- предпочтительный коэффициент концентрации солнечного излучения (Сс при фиксированных значениях внутренних сопротивлений СЭ на основе БГ

3. - На основе существующих производственных технологий изготовления 2' СЭ, разработать технологию и изготовить СЭ для работы при концентрированном потоке солнечного излучения.

- Провести экспериментальные исследования ФП на основе СЭ, разработанных и изготовленных на основании результатов теоретических исследований, технических решения и технологии.

Методы исследований. В процессе выполнения работы применялись аналитические и экспериментальные метод;] исследованиГ:. /ля подтверждения полученных результатов были использованы методы мпв'лшэго эксперимента и натурных испытать в лабораторных условиях.

Нг/чнчя новизна работы зпклвчазгсл в олздуютен:

1. Ra основании проводенннх исследований выявлены основные факторы оказывающие отрицательное влияние на электрофизические характеристики промышленных СЭ на основе $( , о точки зрения, их использования при концентрированном солнечном излучении.

2. Построен» универсальные зависимости эффективности фотоэлектрического преобразования концентрированного солнечного излучения для СЭ, с помоцью которых можно оценить влияние пооледовательного сопротивления , коэффициента концентрации , генерируемого фототека нз отдаваемую мощность.

3. Наследован и изучен ряд технологических методов изготовление Si" СЭ с целью устранения негативных факторов ухудшающих электрофизические характеристики СЭ.

Предложена конструкция Si'СЭ с углубленными переходами.

исследована и разработана технологические приемы изготовления объемных контактных еэток различной топологии для СЭ, работающих при различных концентрациях солнечного излучения.

5. Разработай и изготовлен макет 'Í3M о использованием предложенных кремниевых СЭ с улучшенными электрофизическими характеристиками.

6. Получаны экспериментальные данные показывающие эффективность нзпдешшх решений.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Разработана программа расчета универсальных зависимостей 1>П для S' СЭ при различных отношениях позволяющих произвести 'шбор наилучших параметров для увеличения элект-ричоской мощности генерируемой СЗ.

2. С помочью полученных универсальных зависимостей изучены и определены предпочтительные коэффициенты концентрации солнечного излучения VCc , с точки зрения, вырабатываемой электрической мощности при фиксированных значениях последовательна* сопротивления СЭ, а также найдены предпочтительные значения последовательного сопротивления СЗ для различных коэффициентов концентрации.

3. Продло'.чана технология изготовления фронтального слоя

Ь'СЭ, ионо заннаа на изменении параметров процесса диффузии1» по'-

зволяющая уменьшить сопротивление фронтального слоя.

Ц. ФЗМ, предназначзщшй для преобразования среднеконцзп-трированпого солнечного излучения, изготовленной из разработанных и подобранных элементов, позволяющих провести экспериментальные исследования 5П, снабженных обьзмнпми контактными сетками с различно!'! топологией.

5, Экспериментальные результаты, полученные при исследовании ФЗЧ с разработанными и изготовленными образцами ФП.

Практическая ценность работы. В результате проведенных исследований разработана программа расчета универсальных зависимостей эффективности фотоэлектрического преобразования, с помощью которой били построены теоретические унивзрсалыше зависимости эффективности йотооизктричеокого преобразования СЭ на основе ¿7 , на основании которых мокно в дальнейшем прогнозировать поведение СЗ (величину отдаваемой мощности при увеличении освещенности) для известных значений и . Кроме того, определен!! наилучшие коэффициенты концентрации светового потока при фиксированных внутренних сопротивлениях, а также найдонц наилучшие значения внутреннего сопротивления для каждого значения коэффициента концентрации светового потока.

3 результате исследования технологии изготовления промышленных СЭ предложена конструкция СЭ о различными топологиями объемной контактной сетки, работоспособных при различной степени концентрации солнечного излучения.

Проведаны экспериментальные исследования и получеш) характеристики, позволяющие оценить работоспособность ФЭМ и ФП, изготовленных на основании полученных ранее теоретических результатов и технологий.

Одним из результатов работы явилось внедрение программы расчета универсальных зависимостей ФП на кафедре Электронных и квантовых приборов Ташкентского электротехнического института связи. Акт внедрения прилагается.

Работа выполнена в 1991-199') гг. в ИЭиА А11 РУ в рамках Государственно!! научно-технической программы "Энергосбережение".

/утробация работы. Основные наложения и результата диссертационно," работы доломаны и обсуждены на¡ежегодных иаучвих семинарах Института энергетики и автоматик« А!1 РУ; огчадзрз/ ШЮ "Физика-Солнце" АН РУ ; международной ноучыо-техннчооко! кшг'с-

ранции по проблемам использования полночной анэргии в странах Qir С г. Сочи, 1993).

Публикации. По материалам диссертационно» работы опубликовано 5 работ в научно-технических журналах международного ранга, I тезис доклада л материалах научно-технической конференции (г. Сочи, 1993).

Структура и объем диссертации* Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы. Общий обьом работы составляет 15/4 страниц мапинопненого текста, вклачая основной материал из 9'» страниц,

рисунков, 7 таблиц, список цитированной литературы из 105 наименования.

СОДВШНИЗ РАБОТЫ

5о введении обосновывается актуальность темы, рассматривается научная новизна и практическая ценность сформулированных задач, приводятся положения, выносимые на защиту, кратко излагаются содержание и основные результаты.

Парная глэвз диссертационной работы посвящена обзору научных работ, отражающих современное состояние вопроса в области фотоэлектрического преобразования солнечной энергии с помощью СЭ различной конструкции, выполненных из различных материалов, таких как кремния и арсонэд галлия.

Проанализированы, электрофизические процессы происходящие внутри ФП в условиях концентрированного солнечного излучения.

На основании проведенного анализа, подучены данные свидетельствующие об определенных преимуществах использования в качество материала для создания G3 кремния перед ароенидам галлия, Кроме того, в результате анализа научно-технической литературы был сделан вывод о недостаточно изученности процессов, протекающих в S/ СЭ при их использовании в концентрированных световых потоках. В сиязи с этим на этой стадии тякке были сформулированы основные задачи предстоящих исследований, цэльв которых являлось: повышение эффективности преобразования концентрированного излучения, а именно развить теоретические подходы, найти и определить весовые характеристики факторов влияющих на эффективность преобразования, гыявигь наиболее существенные из них и

отыскать технологические и технические решения, позволяющие по возможности уменьшить влияние этих факторов, основным из которых является Rn.

Во второй глава диссертационной работы изложена одна из теоретических моделей работы СЭ при их использования в концентрированном солнечном излучении, на основании решения систем уравнения Кирхгофа для СЭ прямоугольной и круглой формы. Получены аппроксимации ВАХ СЭ о помощью четырех точек излома, позволяйте найти точки максимальной эффективности на основании ко~ торых были построены универсальные зависимости эффективности §П. Анализ их позволил заключить, что основным фактором сникающим эффективность Й1 является падение напряжения на последовательном сопротивлении fin . В свою очередь анализ последовательного сопротивления Яп показывает, что его величина является суммой величин: сопротивления базы fis ; слоевого сопротивления фронтального сдоя Rc , сопротивления переходного слоя между областью полосковым контактом , сопротивления контактной сетки R-м и сопротивления тыльного контакта Я*

Для теоретического определения влияния каждого из этих составляющих но величину R.rj и эффективности преобразования были составлены программы для ЭВМ, для расчета и графического построения универсальных зависимостей ФП на основе при вариации указанных составляющих fin • При этом было принято, что сопротивление базы и тыльного контакта мало по сравнению с остальными составляющими и не вносят одутимые вклады в fcrt

Особенностью разработанной программы расчета универсальных зависимостей эффективности $П является первоначальное определение дискретных координат четырех точек излома &1Х для нахождения с их помощью координаты точек оптимальной нагрузки для каждой из характеристик и соответственно максимальной отдаваемой электрической мощности. При этом плотность тока через переход определялась экспериментальным путем по световым характеристикам СЭ полученных обычным путем.

При этом ПЭВМ стройт семейство зависимостей

PJp —vA&ilÊîJ , позволяющих при различных зна-

чониях отношения по величине "/Q оценить качество

полеченных ФЛ.

Как показали теоретические расчеты, при изменения Йм и в диапазоне ог 0,1 до 0,5 я от 0,05 до 0,9 0м соответственно, при условиях, что коэффициент качества Я = 2, Пв^р. * 300 и "Ъ * 2,12'10~'3А. Основной вклад в вносится величиной что позволило сделать вывод о необходимости поиска путей и способов снижения величины Й-к. . Это позволит, в свой очередь, уменьшить потери на последовательном сопротивлении.

При расчетах эффективности преобразования 5Я также были получены зависимости изменения выходной мощноотя от Ян для $1 СЗ, которые показывают, что резкое возрастание эффективности ФП возможно только при величине °<2 • :

При анализе характера универсальных зависимостей -Ш были получены' кривые, отражающие изменение -фототока от коэффици-

ента концентрации )сс , при различных •

Как показывают полученные зависимости предпочтительный коэффициент концентрации сильно зависит о г величины последовательного сопротивления . Так для 9г СЭ у которых ™ I Ом, не должен превышать ГО краг, при этом получаемый фото ток не превосходит L, '^ А, а для БС СЭ у которых = 0,2 Ом, коэффициент концентрации может достигать 50 крат, при этом вырабатываемый фотогок Уф превышает П А.

3 третьей главе диссертационной работы на основании теоретических выводов полученных во второй глава, говорящих о прей-" мужественном влиянии сопротивления фронтального слоя и лицевой контактной сетки на эффективность СЭ, рассмотрены вопросы технологии изготовления СЭ с различными глубинами залегания перехода и соответственно с различными сопротивлениями фронтального слоя, н также' технология изготовления предложенных лицевых контактных сеток различной топологии. Таким образом, основными задачами регаение которых посвящена данная глава были задачи повышения эффективности преобразования концентрированного солнечного излучения СЭ с помощью технологических методов и прие-моа изготовления СЭ.

Снижение сопротивления фронтального слоя достигается путем увеличения его толщины и огрзботко!} технологии изготовления гокосьемных оеток с минимальным сопротивлением коллекторных шин.

Для решения поставленной задачи создания фронтального слоя с минимальным сопротивлением Яп СЭ, был использован метод диффузионного легирования бором из твердотельного источника. Для экспериментов в качестве материала били использованы пластины кремния марки КЗ5 4,5 являющиеся отходами электронной промышленности при изготовлении микросхем, а такта бракованные эпитаксианькые структуры П+ П марки у(- 35 R3D 7, 5___________.

350 3ÍC3G 0,01-ПГ Такой выбор экспериментального материала обусловлен малой стоимостью и доступностью, что позволило провести технологические исследования на большом количестве образцов ЦбО «¡тук).

Технология изготовления фронтального слоя с различными удельными сопротивлениями и с различными толщинами заклиналось в следую чем: '-[сходные плзстинн после предварительного отбора по качеству полировки проходили стандартную химико-технологическую обработку, а затем подготовленные пластины были разделены на два класса по четырем группам по 20 пластин в каждой группе, при этом половина пластин имели эпитаксиальную структуру, а вторая половина без нее.

Первый класс пластин в качестве 80 штук был использован для отработки технологических методоЕ получения толстого фронтального слоя с малым уцельним сопротивлением ; для чего чегзре группы пластин первого класса били подвергнуты диффузии бором. При этом время диффузии по группам составило 45 ; 60 ; 75 ; 90 .минут соответственно, лля исследования полученных элементов на их фронтальную поверхность наносилась примитивная контактная сетка радиально-кольцевой конфигурации с шириной коллекторных шин 2 мы и средним расстоянием между радиальными полосками 7 мм, при этом коэффициент затенения составит около 22 Контактная сетка наносилась методом термического напыления чароз нагшяигзяь-ную часку рассчитанной геометрии.

Проведенные исследования полученных элементов GjO п. ту к) показали, что наилучшим временем диффузии является время 75 минут, при этом была достигнута наибольшая эффективность изготовления 03. '

Па основана» пропаявши «гс о ледов ыиР не аьгогемйп;» 03 автором била разработана следуицая технология лзготойл^ния- Sí СО и контактных сеток

Гемм проведения процесса диффузии - Т =• Ю70°С ; время диффузии - 75 минут ; расстояние мему источником диффузии и ■ кремниевой пластиной 2 мм, толщина удаляемого "мертвого" слоя 0,3 мкм в трзвителв 4НР -V 22 \-\fJOj + 2.СН} СаоН . Удаление с тыльной стороны встречного р-гг перехода на 20 мкм. Получение токооьемных омических контактов на фронтальной поверхности путем применения процесса фотолитографии и вакуумно-терми-ческого напыления последовательно слоев ~Т< — - См о толщинами 1'ЮО А0, 1000 А0, 1600 А0 соответственно, а также сплошного тыльного контакта аналогичным методом.

Отжиг токосъемннх контактов при Т = 600°С в течение 3-5 мин в вакууме, лужение контактов при Т = 280°С в П0С-61. Получение просветляющего слоя на основе О)с при Т ■» Э20°С на структуре, вэкуумно-гзрчическим напылением, толщиной 1100 А0, удаление шунтирующих участков с периферии структуры в полирующем травителе.

Однако, как показал анализ ЗАХ полученных СЭ первого класса фактор заполнения для них оказался низким и составил в среднем 0,39, что можно объяснить наличием большого последовательного сопротивления СЭ.

В связи с тем, что проведенные исследования и эксперименты по получению фронтального слоя СЭ с различной толщиной показали очень небольшой разброс форму и фактора заполнения ВАХ, ясно, что основной вклад в последовательное сопротивление контактной сетки.

Для решения вопроса по позыпению эффективности СЭ посредство;! снижения сопротивления контактной сетки бил использован второй класс кремниевых пластин, при этом были изготовлены и нанесены на фронтальной поверхности СЭ методом фотолитографии контактно сотки радиально-кольцевой и прямоугольной топологии. Радиально-кольцевая сетка представляет собой набор радиальных и кольцевых шли шириной от 0,1 до 2 мм с коэффициентом затенения нЗ более 15 Прямоугольная' сетка предегзвляег собой прямоугольную решетку равномерно покрывающую поверхность СЭ с шагами между соседними полосами I ; I. 5 ; 2 мм и шириной полос в среднем 1,5 мм.

Прямоугольная контактная сетка с указанными расстояниями между пглосани рассчитана на работу при 1Сс до 50 ; 100 ; 75 крат соответственно. Раднатьно-кольцзвад сетка рассчитана на работу

100 крат.

СЭ снабженные токосьемными радиально-кольцевым и прямоугольными контактными сетками были исследованы при однократном солнечном излучении, при этом коэффициент заполнения ВАХ составил в среднем 0,52, что показывает существенное влияние именно сопротивление контактных сеток на эффективность СЭ.

В четвертой главе диссертационной работы рассмотрен вопрос создания §ЗМ необходимого для проведения экспериментальных исследований эффективности СЭ при концентрированном солнечном излучении, изготовленных по описанной ранее технологии.

В состав ФЭМ входит ФП расположенный в фокусе концентратора и снабженный системой геплоогвода. При натурных испытаниях модуль располагается на стенде,, обеспечивающем его прицельную ориентацию на солнце. Из-за большого влияния сопротивления контактной сетки на эффективность СЭ при создании ФП нами была дополнительно изготовлена объемная контактная сетка из медных шин, расположенных вертикально параллельно падающему световому потоку, с топологией повторяющей топологию коллекторных шин радиально-кольцевой и прямоугольных контактных сеток с последующей припайкой объемных сеток на поверхность лицевой сеткм, расположенных на фронтальной поверхности СЭ. Указанный прием позволил сразу снизить последовательное сопротивление ФП до вэличины 0,01 Ом.

В связи с тем, что эффективность ФП зависит ог КПД СЭ, который в свою очередь зависит ог температуры, ясно, что для избегания перегрева ФП, находящихся в концентрированном солнечном излучении СЭ должен быть снабжен эффективной системой теплоот-вода. В качестве последней нами была выбрана тепловая труба типа "Испарительный термосифон", рабочей жидкостью который являлся ацетон.

При разработке соединения СЭ с системой теплоотвода также приходится уделять большое внимание гермомеханическим напряжениям, возникающим при эксплуатации СЭ в концентрированных световых потоках, возникающих из-за разности КТР материала базы СЭ, контактов, контактных шин и промежуточных соединительных слоев. Для устранения влияния этого фактора нами была изготовлена термоком-пенсирующая прокладка из пористого материала Смеди), полученная методом газоплазменного напыления.

Такой термокомпенсатор, механизм действия которого основан на действии вандерваальсовоких сил сцэплония между олоями чешуйчатой структуры окисленных на поверхности частиц меди, полностью компенсирует термомеханическое напряжение даже при перепаде температур до Ю0°С. Использование таких медных пористых прокладок для присоединения СО к системе геплоотвода из-за высоких теплотехнических характеристик позволяет СЭ выдерживать гермоудары о перепадом более 120°С без разрушения последних.

В качества устройства концентрирующего излучения был выбран стеклянный зеркальный концентратор, снабженный тыльным отражающим алюминиевым слоем двух модификаций: /f 500 мм, F = 500 мм и i 760 мм F = 800 мм.

Данные концентраторы позволяют получить коэффициент геометрической концентрации на поверхности СЭ ¿50 мм 118 и 225 краг соответственно, а на поверхности СЭ И 76 мм 50 и 100 краг соответственно.

ФЭЧ составленный из описанных элементов, размещался на стенде для испытаний ФЭМ, в состав которого входит электромеханическая система слежения и измерительная часть.

Опорно-поворотное устройство системы слежения выполнено по гибридной альт-азимугальво параллактической схеме, снабженной одним приводом для слежения по азимутальному и зенитальному направлениям осуществляет постоянную ориеэтацию- ФЭМ на солнце.

Режим работы следящей системы дискретный, при этом моменты срабатывания привода определяются оптическо-электронным датчиком системы слежения за солнцем.

Испытательный стенд снабжен, стандартный паркой измерительных приборов позволяющих получать следующие характеристики исследуемых ФП: ВАХ, интегральную характеристику ^ = f (Е ) .а также зависимости tAoj, {J** и величины оптимальной нагрузки Иеп~ от интенсивности падающего потока В .

В четвертой главе диссертационной работы также рассматриваемся методики испытаний элементов §34: ФЯ, термокомпенсирующей прокладки, концентратора и §34 в целом, позволяющие определить их.качество и пригодность для работы в концентрированном солнечном излучении.

Результаты испытания отдельных элементов и модуля в целом показали правильность найденных технических решений,

. C/i 0,1 . 0,3 О, ч OiT о,& Рис, i Нагрузочные ВАХ СЭ на основе Si* i "6 мм при концентрированном солнечном излучении (Л1 1,5 соответствует 880 ВТ/м^.

в - СЭ с радиально-кольцевой топологией контактной се тли А - СЭ с пряиоугольноП топологией контактной сетки.

,Ъ

позволивших существенно повысить эффективность преобразования солнечного излучения.

Нагрузочные БАХ разработанных ФЭМ приведены на рис. I. для прямоугольной я радиально-кольцевой контактных сегок при использовании концентратора И 760 мм.

Как следует из .кривых представленные на рис. I. нагрузочные ВАХ для двух типов исследовании контактных сеток практически соппадают до уровня 1С с ■ 50 краг. Далее наблюдается увеличение Р&* ; Ук-*, получаемой с СЭ снабженного радиально-кольцевой контактной сетки. Так, при уровне = 100 крат составляет 35 А для СЭ с радиально-кольцевой формой контактной сетки, в то время как для СЭ с прямоугольной формой контактных сеток соответствующее значение равно всего лишь 29,5 А.

Как видно из рис. I. вырабатываемая мощность СЭ с радиально-кольцевой сеткой не достигает насыщения даже при 100 краг, поэтому исходя из этой зависимости очевидно данный ФП может бить использован при }Сс > ЮО крат, что требует проведение дополнительных исследовании, ввиду отсутствия возможного концентратора с соответствующими оптическими характеристиками. Также видно из этого рисунка преимущество радиально-кольцевой контактной сетки перед прямоугольной начиная с уровня концентрации 50 крат, так как прирост мощности при = 100 крат составил почти 3 Вт.

Характер изменения и*.} для двух вариантов форм сеток приведен на рис. I. , из которых видно преимущество СЭ с радиальной кольцевой контактной сеткой перед СЭ с прямоугольной формы, как по скорости нарастания, так и по абсолютному значению . При

К!с = 100 крат разность мекду токами короткого замыкания для двух типов контактных сеток составило более 5 А.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным итогом выполненной работы, направленной на решение поставленных в диссертации задач, является получение следующих научных и практических результатов.

1. Проведенными исследованиями показано, что основным фактором влияющим на увеличение эффективности СЭ является величина

, которая зависит от ряда технологических и конструктивных факторов.

2. На основании унинзреальных зависимо с тог! 'И1 на осноно р.1зр.1!>ошп программа расчета позволяющая производить быструю

оценку влияния Rh и Rit. на эффективность фотоэлектрического преобразования концентрированного солнечного излучения.

3. В результате проведенных теоретических исследований получены кривые, позволявшие определить наилучшие значения последовательного сопротивления ftn СЭ на основе Si от коэффициента концентрации солнечного излучения и предпочтительный коэффициент концентрации солнечного излучения в зависимости от последовательного сопротивления Сп-

4. На основании исследования универсальных зависимостей

СЭ получены значения ожидаемых величин фото тока "3<i> в зависимости от коэффициента концентрации vcc при фиксированных внутренних сопротивлениях.

5. На основании проведенных исследований технологий и технологических процессов изготовления .СЭ разработана высокопроизводительная технология изготовления фронтального слоя с уменьшенным сопротивлением.

Ó. Разработаны и изготовлены контактные гокосьемние сетки улучшенной топологией для ST СЭ работающих в условиях концентрированного солнечного излучения с кратностью от I до КО.

7. На основании теоретических соображений о влиянии факторов ограничивающих эффективность <М1 и рассмотренных технологических приемов изготовлены и подобраны элементы K3'f, обеспечивающие проведение экспериментальных исследований ífl, снабженных объемными контактными сетками с различной топологлеп.

8. Проведены натурные испытания чП в составе ЮМ двух модификации с концентраторами ¡S "500, 7:>0 мм при различных коэффициентах концентрации соответственно. Найдено, что полученные нагрузочные характеристики находятся в хорошем соответствии с использующими теоретическими предпосылками, положением в основу данной работы, получены предельные значения - >(Л>=-е.6б

3. Получены теоретические выводы и технические речения, могущие явиться основой для разработки элементов эффективных 1>Э''( пригодных для использования в солнечных-электрических установках.

Основные результаты диссертации изложенные в следующих'работах. '

I, Аль-Соуд М,С. Повышение эффективности щцгшлезих ci/лиеч-

них элачинтчх для концентрированного излучения // Гелиотехника, 1994. )¿ ?„

2. Аль-Соуд V. С., Ахмедов f., Гурсунов 'f. Ясоледование кремниевых СЭ изготовленных на основа забракованных материалов РЭП // Гелиотехника, 1994. ],? 3.

3. Захидов P.A., Кивалов Н.К., Аль-Соуд М.С., Таджиев У. А. Оптико-электрические способы повышения эффективности комплексной солнечной фотоэлектрической установки. Тезисы докладов научно-технической конференции по проблемам использования солнечной энергии1 в странах СНГ. 19-23 октября 1993 г. Г. Сочи.

4. Аль-Оран Б. Аль-Соуд М,С., Муминов P.A., Каримов A.B., Турсунов И. Я. О герметизации фотоэлектрических батаре:'! // Гелиотехника 1994. )г 2.

5. \ль-Соуд М.С., Закидов Р..\., Таджиев У.А. Электроэнергетика üopяани* и перспективы использования возобновляемых энер-гореоурсов //Гелиотехника 1994. № 2,

6. Аль-Оран Б.Ф., Аль-Соуд М.С., Муминов P.A., Туроунов М.Н. фотоэлектрическая станция мощностью 100, Вт // Гелиотехника. 1994. ;S X

Концентрланган r;j'ém нурини алектрэнвргиясига аЕлантир-гичларнинг фотоэлектрик куриляанянг элементи сифагидо хусусиягларяни ургании ва ярзгга гехколоптясики ттаб чиг/>\т.

Ал-Сауд 'Тухаммад Сулайион

Ушбу Д'иссзргация концентрланган чуоп нури энергнясини фзкторяорнп чагарзловчи структура ли - конструктив ¡ррзкаг мэ-хчичзми дзражасида таджик [¡илira улпрни ошкор ^илии ва бвртараф f,:u¡vs пул партии излай аоосида эффокгив кремнийли кристалл фого-элэктрик аЯлангиргичларни яра тиы учун техник ечични шллаб> чч^ии-га баригаланган.

элементларининг уларнинг ички ^аршилигигз борлик з^ол-т» эксплуптзцион парзчетрларини тезда ба^олаш имконини бераднган универсал борлш^ликларни ^исоблэш алгоритм» ~"5¿ -Ш" тпзб ггн. Олинган харэктдристикалар концентрланган ¡¡узш нури билан И'!лат учун куёш алеменглармнянг чиуята пэрт'егряэрина прогноз rfiíЛ'-та ичксннни береди. Бэлгиланг^н ички цариилякларда $уёш ну-р:ши концэнтрлпшнинг энг яхпи коэфф'лцизнтлари ва конкрет конце нгрлащ коэффицяэнтлари учун энг афзал ички цвртилих чиЕмэглари ани^ланган, шунингдек чуэш элементининг юкланган уэлдаги харак-тористикасига $узш элемонтининг контакт царшилиги - Я м ва мв— мдл-ярияутказгич - Ям ^аршилигин.шг таьсир дз ража с и ани!>ланган.

Назприй хулосалар асосида концентрланган кузш нурида иилаш учун " Р-п " угиш-койлаиш чуцурлигпни олгималлаштирии, syeta элеменгининг фронта л цатламининг цартаилигини камаЯтчрии, $усп ::урининг берилган к'онцентрацияси учун токолгич контакт сзткасч яратиш нули билан энг кзм ички ^зрииликни таьминловчи s» кууа ПЛ0М9НТИНИ тайарлаш технологияси иплчб чиртлган.

Г^орндз d-зён ¡5ЯЛПНГЭН прчнципдэ фотоэлектрик »одул яратил-дч ва унииг элементлзри таиланди. Бу модулнинг тахрнбадз олинган •пгижалари назарий иулоуззаларнинг ва технологик ечнмлэрнииг турри эканлигини тула исботлайди.

1-1 ion '<мк1 invübtiQtítion in thtî silicon

phot о -г?1 Lc.tr iс сunver tor t> wot I: j ng on ¿5 cortcen-1r«itt-MJ t adi at ion йй a main part in the •:•.о 1 ar-i.'nor<зу s t ation.

rtl-Gpud h.G.

Abstract

ThjthíiHio is üf-di ça t t,'d to the- elábciratior. and ôchi evirmc-nt of t É-'Chnolocjy of' maniif-bc-.turiny an ef-f u. i^nt (ГЫС) i;oi'Unt] un concentrated radiation, basing on a stítirr hi nej for the (ПсЧ1П factors m thp înt'.-tnàl r.uid i t-rnà 1 Htnicturo of PEC, and í:ln<Jmcj thw b».j«>t so lut i oris vor t hu ttëulmuiÂl ah&tcu К*1*.

It. h^s Íj( -un rt-ar hod to 1 cjtj i г. а 1 tiene e? T or t ht?

cdkul<4t ion tlifc' univ/Hrsîl carrftltAt ion of IIïr Vu f-'lïC which allons tw to avalúate the.3 output p¿tr «.-moterí» of аг -с к» 11 ь , ha^i'ij un I ht.' i n t i?r fia I i ел «¿t-y i иг t* -

Vhv.- c:har3ct»n iuLicí, obtained al lotis ни lo predict the1 IJUt put. P «Г «л fil O L i í r £> -of so J at' -co ils uur L 1 nij un à С. О ПС i3 fit r ut. od r «Uli aLicm.

Bas i ng on t. fie1 un i ver 5«1 roi- r g la t ion t he best val ut? о Г con с t-rit t ¿-.t j сл i с ne? í-f ic i eut. o f dg 1 tu -r <¿ui i a Lion ha к tieen врос i f i vaf1, \ сччр i ny the v«.a1 ut»<s of- t i riter n-д l t t»s i stance» а a £\ coiibt' ant For tí at. h certain vdlt u-? of the conc t¿nt r at i on сон*'+*i< if?nt. the- bout va look of- thH internal rtiüiGtünccíS I'M «i tH'u* 11 fuund.

fliw Hu.- r.-uigo of inlluonco of the rtíCái btêuicu uf the col K;i.:t i ny iw-t <T-'m) and tlm t Kiislanci? of tht> junction botv;o:?n thn iiiLîtrtl ;\nd. t tie ы.чп i -condtu. t uf layer <R*) on the em-Joftd г harml i.t-r iüIic« of vj а lar- с с-1 Ii-;»

)>c.'ponümy on ci lht:(5r ilíU r.í^nlt.b obtained, ¿i technology of manu i act tir i nrj of Si aoldr cellc working on ¡a ctnictntrrited radiation has» bt-.-nn found. Ihiü technology could t-.4ic.ib i t.1 11 to иьй in in опии. vf.i lue at t (ibi st £snc ug by i ne f емь i mj the width 'of the 1гЧу».-г <-» 11 r -f-i-c с. с of <3í '/.(j 1 r-ce 1 1, «nd deve Jopi ny a new foi Hi» uf this col let.tí I1CJ riut.

'I □ .ïjjj'» l y t. he? iTit'nt i tu iijd t dv?».is àrtd pr i ne. i p i fet> pruct icjO ly f i ho pi «ínunt^ uf U<ü y hot u«ltíct» ic col \ liavo Lib>nn pr t par c-U'id 'bol ect't-í d, X ht?n u di f f en t tvípur i mont в rt|ip 1 i t¿d on Llití nui dt-1 $ t htí г иьиИ s» of whi с Ii pro vail t h«a t all t. ht: -a Jut ion r ««je. h»?d in the.* all a^pectü, thtoret i call у and Нш tk-r;t)iucs wc-rt? cornet,