Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Солнечные элементы с кристаллическим кремнием сделаны из поли-Si (слева) или моно-Si (справа).

Кристаллический кремний ( c-Si ) - это кристаллические формы кремния , либо поликристаллический кремний (поли-Si, состоящий из мелких кристаллов), либо монокристаллический кремний (моно-Si, сплошной кристалл ). Кристаллический кремний - преобладающий полупроводниковый материал, используемый в фотоэлектрических технологиях для производства солнечных элементов . Эти элементы собираются в солнечные панели как часть фотоэлектрической системы для выработки солнечной энергии из солнечного света.

В электронике кристаллический кремний обычно представляет собой монокристаллическую форму кремния и используется для производства микрочипов . Этот кремний содержит гораздо более низкие уровни примесей, чем те, которые требуются для солнечных элементов. Производство кремния полупроводникового качества включает химическую очистку для получения сверхчистого поликремния с последующим процессом перекристаллизации для выращивания монокристаллического кремния. Затем цилиндрические були разрезают на пластины для дальнейшей обработки.

Солнечные элементы, изготовленные из кристаллического кремния, часто называют обычными , традиционными или солнечными элементами первого поколения , поскольку они были разработаны в 1950-х годах и оставались наиболее распространенным типом до настоящего времени. [1] [2] Поскольку они производятся из солнечных пластин толщиной 160–190  мкм - кусочков кремния солнечного качества, их иногда называют солнечными элементами на основе пластин .

Солнечные элементы, изготовленные из c-Si, являются однопереходными и обычно более эффективны, чем их конкурирующие технологии, которые представляют собой тонкопленочные солнечные элементы второго поколения , наиболее важными из которых являются CdTe , CIGS и аморфный кремний (a-Si). . Аморфный кремний представляет собой аллотропный вариант кремния, а аморфный означает «не имеющий формы» для описания его некристаллической формы. [3] : 29

Обзор [ править ]

Доля мирового рынка с точки зрения годового производства фотоэлектрических технологий с 1990 г.

Классификация [ править ]

Аллотропные формы кремния варьируются от монокристаллической структуры до полностью неупорядоченной аморфной структуры с несколькими промежуточными разновидностями. Кроме того, каждая из этих различных форм может иметь несколько названий и даже больше сокращений и часто вызывает путаницу у неспециалистов, особенно потому, что некоторые материалы и их применение в фотоэлектрической технологии имеют второстепенное значение, в то время как другие материалы имеют исключительно важное значение.

Фотоэлектрическая промышленность [ править ]

Тем не менее, фотоэлектрическая промышленность делит их на две отдельные категории:

  • кристаллический кремний (c-Si), используемый в традиционных солнечных элементах на основе пластины :
    • монокристаллический кремний (моно-Si)
    • поликристаллический кремний (мульти-Si)
    • ленточный кремний (ленточный Si), в настоящее время не имеет рынка [3] : 17,18
  • не классифицируется как кристаллический кремний, используемый в тонкопленочных и других технологиях солнечных элементов:
    • аморфный кремний (a-Si)
    • нанокристаллический кремний (nc-Si)
    • протокристаллический кремний (pc-Si)
    • другие некремниевые материалы, такие как CdTe , CIGS
    • новые фотоэлектрические
    • многопереходные солнечные элементы (МДж), обычно используемые для солнечных панелей на космических кораблях для космической солнечной энергии . Они также используются в фотоэлектрических концентраторах (CPV, HCPV), новой технологии, которая лучше всего подходит для мест, где много солнечного света.

Поколения [ править ]

Альтернативно, различные типы солнечных элементов и / или их полупроводниковых материалов можно классифицировать по поколениям:

  • Солнечные элементы первого поколения изготовлены из кристаллического кремния, также называемого обычными традиционными солнечными элементами на основе пластин, и включают монокристаллические (моно-Si) и поликристаллические (мульти-Si) полупроводниковые материалы.
  • Солнечные элементы или панели второго поколения основаны на тонкопленочной технологии и имеют коммерческое значение. К ним относятся CdTe, CIGS и аморфный кремний.
  • Солнечные элементы третьего поколения часто называют новыми технологиями, не имеющими большого значения на рынке или не имеющими никакой рыночной значимости, и включают широкий спектр веществ, в основном органических, часто с использованием металлоорганических соединений.

Возможно, многопереходные фотоэлектрические элементы нельзя отнести ни к одному из этих поколений. Типичный полупроводник с тройным переходом состоит из InGaP / (In) GaAs / Ge . [4] [5]

Сравнение технических характеристик [ править ]

КатегорииТехнологииη (%)V OC (В)I SC (A)Вт / м 2t ( мкм )
Тонкопленочные солнечные элементы
как и я11.16.30,0089331
CdTe16,50,860,029-5
CIGS20,5---

Доля рынка [ править ]

Мировой рынок фотоэлектрических систем по технологиям в 2013 году. [3] : 18,19

  Мульти-Si (54,9%)
  Моно-Si (36,0%)
  CdTe (5,1%)
  a-Si (2,0%)
  CIGS (2,0%)

В 2013 году традиционная технология кристаллического кремния доминировала в мировом производстве фотоэлектрических элементов, при этом мульти-кремний лидировал на рынке, опережая моно-кремний, составляя 54 и 36 процентов соответственно. В течение последних десяти лет доля мирового рынка тонкопленочных технологий оставалась ниже 18 процентов и в настоящее время составляет 9 процентов. На рынке тонких пленок лидирует CdTe с годовым объемом производства 2  ГВт p или 5 процентов, за ним следуют a-Si и CIGS, оба примерно по 2 процента. [3] : 4,18 Развернутая за все время фотоэлектрическая мощность в 139 гигаватт ( кумулятивная по состоянию на 2013 год ) разделена на кристаллический кремний мощностью 121 ГВт (87%) и тонкопленочную технологию 18 ГВт (13%). [3] : 41

Эффективность [ править ]

Эффективность преобразования устройств PV описывает энергию-соотношение исходящего электрической мощности по сравнению с поступающим излучаемого света. Отдельные солнечные элементы обычно имеют лучшую или более высокую эффективность, чем целый солнечный модуль. Кроме того, эффективность лабораторий всегда значительно превосходит коммерчески доступные продукты на рынке.

Лабораторные клетки

В 2013 году рекордная эффективность лабораторных ячеек была самой высокой для кристаллического кремния. Однако за мультикремнием следуют солнечные элементы из теллурида кадмия и селенида галлия, индия и меди.

  1. 25,6% - элемент моно-Si
  2. 20,4% - элемент мульти-Si
  3. 21,7% - ячейка CIGS
  4. 21,5% - ячейка CdTe

Все это однопереходные солнечные элементы. Для многопереходных ячеек с высокой концентрацией рекорд по состоянию на 2014 год составил 44,7%. [3] : 6

Модули

Средний коммерческий модуль на основе кристаллического кремния повысил свою эффективность с 12 до 16 процентов за последние десять лет. За тот же период CdTe-модули повысили свою эффективность с 9 до 16 процентов. Модули, показавшие наилучшие результаты в лабораторных условиях в 2014 году, были изготовлены из монокристаллического кремния. Они были на 7 процентных пунктов выше эффективности серийно производимых модулей (23% против 16%), что указывает на то, что у традиционной кремниевой технологии еще есть потенциал для улучшения и, следовательно, сохранения лидирующих позиций. [3] : 6

Наилучшая эффективность лабораторных модулей для многопереходных модулей с концентраторами в 2014 году составила 36,7%. [3] : 6

Срок окупаемости энергии [ править ]

0,86
0,86
1,28
1,15
0,97
0,48
0,61
0,40
0,89
0,69
Срок окупаемости фотоэлектрических крышных систем с монокристаллическими панелями производства ЕС в годах в зависимости от местоположения (данные за 2019 год). [6]

Время окупаемости энергии (EPBT) описывает промежуток времени, необходимый фотоэлектрической системе для работы, чтобы генерировать такое же количество энергии, которое было использовано для ее изготовления и установки. Эта энергия амортизация, учитывая в годах, также упоминаются как безубыточность энергии , срок окупаемости . [7] EPBT в значительной степени зависит от места установки фотоэлектрической системы (например, количества доступного солнечного света) и от эффективности системы, а именно от типа фотоэлектрической технологии и компонентов системы.

В анализе жизненного цикла (LCA) 1990-х годов часто упоминалось, что срок окупаемости энергии достигает 10 лет. [8] Хотя временной промежуток уже сократился до менее чем 3 лет в начале 2000-х годов, [9] миф о том, что «солнечная фотоэлектрическая энергия не окупает энергию, использованную для ее создания», кажется, сохраняется до наших дней. [10]

EPBT тесно связан с концепциями чистого прироста энергии (NEG) и энергии, возвращаемой на вложенную энергию (EROI). Оба они используются в энергетической экономике и относятся к разнице между энергией, затрачиваемой на сбор источника энергии, и количеством энергии, полученным от этого урожая. NEG и EROI также принимают во внимание срок службы фотоэлектрической системы, и обычно предполагается, что эффективный срок службы составляет от 25 до 30 лет, так как многие производители теперь предоставляют 25-летнюю гарантию на свои продукты. На основе этих показателей можно рассчитать срок окупаемости энергии . [11] [12]

Улучшения EPBT [ править ]

EPBT всегда был дольше для фотоэлектрических систем, использующих кристаллический кремний, чем для тонкопленочной технологии. Это связано с тем, что кремний получают восстановлением высококачественного кварцевого песка в электропечах . Этот процесс карботермической плавки происходит при высоких температурах, превышающих 1000 ° C, и является очень энергоемким, потребляя около 11 киловатт-часов (кВтч) на килограмм произведенного кремния. [13]Однако время окупаемости энергии за последние годы значительно сократилось, поскольку элементы из кристаллического кремния становились все более эффективными в преобразовании солнечного света, а толщина материала пластины постоянно уменьшалась, и поэтому для ее производства требовалось меньше кремния. За последние десять лет количество кремния, используемого для солнечных элементов, снизилось с 16 до 6 граммов на пиковый уровень мощности . В тот же период толщина пластины c-Si была уменьшена с 300 мкм, или микрон , примерно до 160–190 мкм. Пластины кристаллического кремния в настоящее время имеют толщину всего на 40 процентов от толщины, которая была в 1990 году, когда они составляли около 400 мкм. [3] : 29 В пильных методахвозможность разрезания слитков кристаллического кремния на пластины также улучшилась за счет уменьшения потерь на пропил и упрощения переработки кремниевых опилок. [14] [15]

Ключевые параметры эффективности материалов и энергии
ПараметрМоно-СиCdTe
Эффективность ячейки16,5%15,6%
Снижение эффективности ячейки до модуля8,5%13,9%
Эффективность модуля15,1%13,4%
Толщина пластины / толщина слоя190 мкм4,0 мкм
Потеря пропила190 мкм-
Серебро на ячейку9,6 г / м 2-
Толщина стекла4.0 мм3,5 мм
Срок службы30 лет30 лет
Источник: IEA-PVPS , Оценка жизненного цикла, март 2015 г. [16]

Токсичность [ править ]

За исключением аморфного кремния , в большинстве коммерческих фотоэлектрических технологий используются токсичные тяжелые металлы . CIGS часто использует буферный слой CdS , а сам полупроводниковый материал CdTe- технологии содержит токсичный кадмий (Cd). В случае модулей из кристаллического кремния, припоя, который соединяет вместе медные цепочки ячеек, он содержит около 36 процентов свинца.(Pb). Кроме того, паста, используемая для трафаретной печати передних и задних контактов, содержит следы Pb, а иногда и Cd. По оценкам, около 1000 метрических тонн Pb было использовано для 100 гигаватт солнечных модулей c-Si. Однако принципиальной потребности в свинце в припое нет. [17]

Клеточные технологии [ править ]

Солнечная батарея PERC [ править ]

Солнечные элементы с пассивным эмиттерным задним контактом (PERC) [18] состоят из добавления дополнительного слоя к задней стороне солнечного элемента. Этот пассивный диэлектрический слой отражает непоглощенный свет обратно в солнечный элемент для второй попытки поглощения, увеличивая эффективность солнечного элемента. [19]

PERC создается посредством дополнительного процесса осаждения пленки и травления. Травление может производиться как химической, так и лазерной обработкой.

HIT солнечный элемент [ править ]

Схема HIT-ячейки

Солнечный элемент HIT состоит из моно-тонкой кристаллической кремниевой пластины, окруженной ультратонкими слоями аморфного кремния . [20] Аббревиатура HIT означает « гетеропереход с внутренним тонким слоем». Элементы HIT производятся японской транснациональной корпорацией электроники Panasonic (см. Также Sanyo § Солнечные элементы и установки ). [21] Panasonic и несколько других групп сообщили о нескольких преимуществах дизайна HIT по сравнению с его традиционным аналогом c-Si:

1. Собственный слой a-Si может действовать как эффективный поверхностный пассивирующий слой для пластины c-Si.

2. Легированный p + / n + a-Si действует как эффективный эмиттер / BSF для ячейки.

3. Слои a-Si осаждаются при гораздо более низкой температуре по сравнению с температурами обработки для традиционной технологии диффузного c-Si.

4. Ячейка HIT имеет более низкий температурный коэффициент по сравнению с ячейкой c-Si.

Благодаря всем этим преимуществам, этот новый солнечный элемент с гетеропереходом считается многообещающей недорогой альтернативой традиционным солнечным элементам на основе c-Si.

Изготовление HIT-клеток

Детали производственной последовательности варьируются от группы к группе. Как правило, в качестве поглощающего слоя ячеек HIT используется пластина c-Si хорошего качества, выращенная CZ / FZ (со временем жизни ~ 1 мс). При использовании щелочных травителей, таких как NaOH или (CH 3 ) 4 NOH, поверхность (100) пластины текстурируется с образованием пирамид высотой 5-10 мкм. Далее пластина очищается с помощью растворов перекиси и HF. За этим следует нанесение внутреннего пассивирующего слоя a-Si, обычно посредством PECVD или химического осаждения из паровой проволоки. [22] [23] Газ силан (SiH4), разбавленный H 2 , используется в качестве прекурсора. Температура и давление напыления поддерживают на уровне 200 oС.C и 0,1-1 торр. Точный контроль на этом этапе необходим, чтобы избежать образования дефектного эпитаксиального Si. [24] Показано, что циклы осаждения и отжига и обработки плазмой H 2 обеспечили отличную пассивацию поверхности. [25] [26] Диборан или газообразный триметилбор, смешанный с SiH 4 , используется для нанесения слоя a-Si p-типа, в то время как газообразный фосфин, смешанный с SiH 4 , используется для нанесения слоя a-Si n-типа. Показано, что прямое нанесение легированных слоев a-Si на пластину c-Si имеет очень плохие пассивирующие свойства. [27] Это, скорее всего, связано с генерацией дефектов в слоях a-Si. [28]Напыленный оксид индия и олова (ITO) обычно используется в качестве прозрачного проводящего оксидного слоя (TCO) поверх переднего и заднего слоя a-Si в двусторонней конструкции, поскольку a-Si имеет высокое поперечное сопротивление. Обычно он наносится на тыльную сторону, а также на полностью металлизированную ячейку, чтобы избежать диффузии тыльного металла, а также для согласования импеданса для отраженного света. [29] Серебряно-алюминиевая сетка толщиной 50–100 мкм нанесена путем трафаретной печати для переднего и заднего контактов для двустороннего дизайна. Подробное описание процесса изготовления можно найти в [30]

Оптико-электрическое моделирование и характеристика HIT-клеток

В литературе обсуждается несколько исследований по интерпретации узких мест транспорта носителей в этих клетках. Традиционные светлые и темные IV интенсивно изучаются [31] [32] [33] и обнаруживают несколько нетривиальных особенностей, которые нельзя объяснить с помощью традиционной теории диодов солнечных элементов . [34] Это связано с наличием гетероперехода между внутренним слоем a-Si и пластиной c-Si, что вносит дополнительные сложности в протекание тока. [31] [35] Кроме того, были предприняты значительные усилия по определению характеристик этого солнечного элемента с помощью CV, [36] [37] импедансной спектроскопии, [36] [38] [39]поверхностное фото-напряжение, [40] suns-Voc [41] [42] для получения дополнительной информации.

Кроме того, активно проводится ряд усовершенствований конструкции, таких как использование новых излучателей, [43] двусторонняя конфигурация, конфигурация с встречно-штыревыми обратными контактами (IBC) [44], двусторонняя тандемная конфигурация [45] .

Монокремний [ править ]

Схема аллотропных форм кремния
Основная статья: Монокристаллический кремний

Монокристаллический кремний (моно c-Si) представляет собой форму, в которой кристаллическая структура однородна по всему материалу; ориентация, параметр решетки и электронные свойства постоянны во всем материале. [46] Атомы примеси, такие как фосфор и бор, часто включаются в пленку для создания кремния n-типа или p-типа соответственно. Монокристаллический кремний изготавливается в виде кремниевых пластин, обычно методом роста Чохральского , и может быть довольно дорогим в зависимости от радиального размера желаемой монокристаллической пластины (около 200 долларов за пластину Si 300 мм). [46]Этот монокристаллический материал, хотя и полезен, является одной из основных статей расходов, связанных с производством фотоэлектрических элементов, где примерно 40% конечной цены продукта приходится на стоимость исходной кремниевой пластины, используемой при изготовлении элементов. [47]

Поликристаллический кремний [ править ]

Поликристаллический кремний состоит из множества более мелких кремниевых зерен различной кристаллографической ориентации, обычно размером> 1 мм. Этот материал может быть легко синтезирован, если жидкий кремний охладится с использованием затравочного кристалла желаемой кристаллической структуры. Кроме того, существуют другие методы формирования поликристаллического кремния с более мелкими зернами (поли-Si), такие как высокотемпературное химическое осаждение из паровой фазы (CVD).

Не классифицируется как кристаллический кремний [ править ]

Эти аллотропные формы кремния не классифицируются как кристаллический кремний. Они относятся к группе тонкопленочных солнечных элементов .

Аморфный кремний [ править ]

Аморфный кремний (a-Si) не имеет дальнего периодического порядка. Применение аморфного кремния в фотовольтаике в качестве автономного материала несколько ограничено его низкими электронными свойствами. [48] ​​Однако в сочетании с микрокристаллическим кремнием в тандемных и тройных солнечных элементах может быть достигнута более высокая эффективность, чем с однопереходными солнечными элементами. [49] Эта тандемная сборка солнечных элементов позволяет получить тонкопленочный материал с шириной запрещенной зоны около 1,12 эВ (такой же, как у монокристаллического кремния) по сравнению с шириной запрещенной зоны аморфного кремния 1,7-1,8 эВ. В этом случае тандемные солнечные элементы являются привлекательными, поскольку они могут быть изготовлены с запрещенной зоной, аналогичной монокристаллическому кремнию, но с легкостью аморфного кремния.

Нанокристаллический кремний [ править ]

Нанокристаллический кремний (nc-Si), иногда также известный как микрокристаллический кремний (μc-Si), представляет собой форму пористого кремния . [50] Это аллотропная форма кремния с паракристаллической структурой - похожа на аморфный кремний (a-Si) в том, что он имеет аморфную фазу. Однако они отличаются тем, что nc-Si имеет небольшие зерна кристаллического кремния в аморфной фазе. Это в отличие от поликристаллического кремния.(поли-Si), который состоит исключительно из зерен кристаллического кремния, разделенных границами зерен. Разница заключается исключительно в размере кристаллических зерен. Большинство материалов с размером зерен в микрометровом диапазоне на самом деле являются мелкозернистым поликремнием, поэтому лучше использовать термин нанокристаллический кремний. Термин «нанокристаллический кремний» относится к ряду материалов вокруг переходной области от аморфной к микрокристаллической фазе в тонкой пленке кремния.

Протокристаллический кремний [ править ]

Протокристаллический кремний имеет более высокую эффективность, чем аморфный кремний (a-Si), и также было показано, что он улучшает стабильность, но не устраняет ее. [51] [52] Протокристаллическая фаза - это отдельная фаза, возникающая во время роста кристаллов, которая превращается в микрокристаллическую форму.

Протокристаллический Si также имеет относительно низкое поглощение вблизи запрещенной зоны из-за его более упорядоченной кристаллической структуры. Таким образом, протокристаллический и аморфный кремний можно объединить в тандемном солнечном элементе, где верхний слой тонкого протокристаллического кремния поглощает коротковолновый свет, тогда как более длинные волны поглощаются лежащей под ним подложкой из a-Si.

Превращение аморфного кремния в кристаллический [ править ]

Аморфный кремний можно превратить в кристаллический кремний, используя хорошо изученные и широко применяемые процессы высокотемпературного отжига. Типичный метод, используемый в промышленности, требует материалов, совместимых с высокими температурами, таких как специальное высокотемпературное стекло, производство которого дорого. Однако есть много приложений, для которых этот метод производства по своей сути непривлекателен.

Кристаллизация, вызванная низкой температурой [ править ]

Гибкие солнечные элементы были предметом интереса для менее заметной интегрированной энергетики, чем солнечные электростанции. Эти модули могут быть размещены в местах, где традиционные ячейки неосуществимы, например, обернуты вокруг телефонного столба или вышки сотового телефона. В этом случае фотоэлектрический материал может быть нанесен на гибкую подложку, часто полимер. Такие подложки не выдерживают высоких температур при традиционном отжиге. Вместо этого были тщательно изучены новые методы кристаллизации кремния без нарушения лежащей под ним подложки. Кристаллизация, индуцированная алюминием (AIC), и локальная лазерная кристаллизация широко распространены в литературе, однако широко не используются в промышленности.

В обоих этих методах аморфный кремний выращивают с использованием традиционных методов, таких как плазменное химическое осаждение из паровой фазы (PECVD). Методы кристаллизации различаются во время обработки после осаждения.

При кристаллизации, вызванной алюминием, тонкий слой алюминия (50 нм или меньше) наносится путем физического осаждения из паровой фазы на поверхность аморфного кремния. Эта стопка материала затем отжигается при относительно низкой температуре от 140 ° C до 200 ° C в вакууме. Считается, что алюминий, диффундирующий в аморфный кремний, ослабляет присутствующие водородные связи, обеспечивая зарождение и рост кристаллов. [53] Эксперименты показали, что поликристаллический кремний с размером зерен порядка 0,2 - 0,3 мкм может быть получен при температурах до 150 ° C. Объемная доля кристаллизованной пленки зависит от продолжительности процесса отжига. [53]

Кристаллизация, вызванная алюминием, дает поликристаллический кремний с подходящими кристаллографическими и электронными свойствами, которые делают его кандидатом для производства тонких поликристаллических пленок для фотоэлектрических систем. [53] AIC можно использовать для создания нанопроволок кристаллического кремния и других наноразмерных структур.

Другой метод достижения того же результата - использование лазера для локального нагрева кремния без нагрева нижележащей подложки сверх некоторого верхнего предела температуры. Эксимерный лазер или, в качестве альтернативы, зеленые лазеры, такие как Nd: YAG-лазер с удвоенной частотой, используется для нагрева аморфного кремния, обеспечивая энергию, необходимую для зарождения зерна. Плотность энергии лазера необходимо тщательно контролировать, чтобы вызвать кристаллизацию, не вызывая обширного плавления. Кристаллизация пленки происходит, когда очень небольшая часть кремниевой пленки плавится и охлаждается. В идеале лазер должен плавить кремниевую пленку на всю ее толщину, но не повредить подложку. С этой целью иногда добавляют слой диоксида кремния, который действует как тепловой барьер. [54]Это позволяет использовать подложки, которые не могут подвергаться воздействию высоких температур стандартного отжига, например полимеры. Солнечные элементы на полимерной основе представляют интерес для бесшовно интегрированных схем производства энергии, которые включают размещение фотоэлектрических элементов на повседневных поверхностях.

Третий метод кристаллизации аморфного кремния - использование струи термической плазмы. Эта стратегия представляет собой попытку облегчить некоторые проблемы, связанные с лазерной обработкой, а именно небольшую область кристаллизации и высокую стоимость процесса в промышленных масштабах. Плазменная горелка - это простая часть оборудования, которая используется для термического отжига аморфного кремния. По сравнению с лазерным методом этот метод проще и экономичнее. [55]

Отжиг в плазменной горелке привлекателен, поскольку параметры процесса и размеры оборудования можно легко изменить, чтобы добиться различных уровней производительности. С помощью этого метода можно получить высокий уровень кристаллизации (~ 90%). К недостаткам можно отнести сложность достижения однородности кристаллизации пленки. Хотя этот метод часто применяется к кремнию на стеклянной подложке, для полимеров температура обработки может быть слишком высокой.

См. Также [ править ]

  • Список типов солнечных батарей

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Bell Labs демонстрирует первый практический кремниевый солнечный элемент" . aps.org .
  2. ^ DM Чэпин-CS Фуллер-GL Pearson (1954). «Новый кремниевый фотоэлемент на p – n переходе для преобразования солнечного излучения в электрическую энергию». Журнал прикладной физики . 25 (5): 676–677. Bibcode : 1954JAP .... 25..676C . DOI : 10.1063 / 1.1721711 .
  3. ^ a b c d e f g h i «Отчет по фотоэлектрической энергии» (PDF) . Фраунгофера ISE. 28 июля 2014. Архивировано (PDF) из оригинала 31 августа 2014 года . Проверено 31 августа 2014 года .
  4. ↑ Высокоэффективные многопереходные солнечные элементы. Архивировано 21 марта 2012 г. на Wayback Machine.
  5. ^ "Многопереходные солнечные элементы" . stanford.edu .
  6. ^ "Фотовольтаики REPORT" (PDF) . Институт систем солнечной энергии им. Фраунгофера . 16 сентября 2020. с. 36.
  7. ^ Ibon Galarraga, М. Гонсалес-Eguino, Анил Маркандия (1 января 2011). Справочник по устойчивой энергетике . Эдвард Элгар Паблишинг. п. 37. ISBN 978-0857936387. Проверено 9 мая 2017 г. - через Google Книги.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  8. ^ "Анализ энергоэффективности фотоэлектрических элементов в снижении выбросов CO2" . Портсмутский университет. 31 мая 2009 г. Архивировано 25 марта 2015 г. Сравнение времени окупаемости энергии для фотоэлектрических элементов (Alsema, Frankl, Kato, 1998, стр. 5
  9. ^ Василис Fthenakis и Эрик Alsema (2005). «Срок окупаемости фотоэлектрической энергии, выбросы парниковых газов и внешние затраты: состояние с 2004 г. до начала 2005 г.» (PDF) . clca.columbia.edu . Архивировано (PDF) из оригинала 25 марта 2015 года. CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  10. ^ Марк Дизендорф (16 декабря 2013 г.). «Развенчание мифа об окупаемости возобновляемых источников энергии» . REneweconomy.com.
  11. ^ Marco Raugei, Pere Фуллан-я-Палмер и Василисы Fthenakis (март 2012). «Энергетическая отдача от инвестиций в энергию (EROI) фотоэлектрических систем: методология и сравнение с жизненными циклами ископаемого топлива» (PDF) . www.bnl.gov/ . Архивировано (PDF) из оригинала 28 марта 2015 года. CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  12. ^ Василис Fthenakis, Рольф Фришкнехт, Марко Raugei, Хен Чул Ким, Эрик Alsema, Майкл Held и Маришка де Дикого Scholten (ноябрь 2011). «Методические указания по оценке жизненного цикла фотоэлектрической энергии» (PDF) . www.iea-pvps.org/ . МЭА-ПВПС. С. 8–10. Архивировано (PDF) из оригинала 28 марта 2015 года. CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
  13. ^ «Процесс производства кремния» . www.simcoa.com.au . Simcoa Operations. Архивировано из оригинального 17 сентября 2014 года . Проверено 17 сентября 2014 года .
  14. ^ «Достижение потерь при пропиле ниже 100 мкм за счет оптимизации» (PDF) . Fraunhofer ISE, 24-я Европейская конференция и выставка по солнечной энергии. Сентябрь 2009 г.
  15. ^ "Утилизация потери кремниевого пропила" . HZDR - Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. 4 апреля 2014 г.
  16. ^ «Оценка жизненного цикла будущего производства фотоэлектрической электроэнергии из бытовых систем, эксплуатируемых в Европе» . МЭА-ПВПС. 13 марта 2015 г.
  17. ↑ Вернер, Юрген Х. (2 ноября 2011 г.). «Токсичные вещества в фотоэлектрических модулях» (PDF) . postfreemarket.net . Институт фотовольтаики, Штутгартский университет, Германия - 21-я Международная научно-техническая конференция по фотовольтаике, 2011 г. Фукуока, Япония. п. 2. Архивировано из оригинального (PDF) 23 сентября 2014 года . Проверено 23 сентября 2014 года .
  18. ^ «Солнечные элементы с задним контактом с ассивированным излучателем сегодня имеют КПД 20%, но надбавка к цене высока» . GreentechMedia . 14 августа 2014 г.
  19. ^ "Что такое PERC? Почему вас это должно волновать?" . Мир солнечной энергии . 5 июля 2016.
  20. ^ http://solar.sanyo.com/hit.html
  21. ^ «Почему Panasonic HIT - Panasonic Solar HIT - Экологические решения - Бизнес - Panasonic Global» . panasonic.net . Проверено 17 апреля 2018 года .
  22. ^ Тагучи, Микио; Теракава, Акира; Маруяма, Эйдзи; Танака, Макото (01.09.2005). «Получение более высокого Voc в HIT-клетках» . Прогресс в фотогальванике: исследования и приложения . 13 (6): 481–488. DOI : 10.1002 / pip.646 . ISSN 1099-159X . 
  23. ^ Ван, TH; Iwaniczko, E .; Пейдж, MR; Леви, DH; Ян, Ю .; Елундур, В .; Бранц, HM; Рохатги, А .; Ван, Q. (2005). «Эффективные интерфейсы в кремниевых солнечных элементах с гетеропереходом» . Конференция Запись тридцать первых специалистов IEEE Фотоэлектрических конференций, 2005 . С. 955–958. DOI : 10,1109 / PVSC.2005.1488290 . ISBN 978-0-7803-8707-2.
  24. ^ Вольф, Стефаан Де; Кондо, Мичио (22 января 2007 г.). «Резкость границы раздела a-Si: H c-Si, выявленная измерениями времени жизни носителей». Письма по прикладной физике . 90 (4): 042111. Bibcode : 2007ApPhL..90d2111D . DOI : 10.1063 / 1.2432297 . ISSN 0003-6951 . 
  25. ^ Мьюс, Матиас; Шульце, Тим Ф .; Мингирулли, Никола; Корте, Ларс (25 марта 2013). «Обработка водородной плазмой для пассивации аморфно-кристаллических кремний-гетеропереходов на поверхностях, способствующих эпитаксии» . Письма по прикладной физике . 102 (12): 122106. Bibcode : 2013ApPhL.102l2106M . DOI : 10.1063 / 1.4798292 . ISSN 0003-6951 . 
  26. ^ Descoeudres, A .; Barraud, L .; Вольф, Стефаан Де; Strahm, B .; Lachenal, D .; Guérin, C .; Holman, ZC; Zicarelli, F .; Деморекс, Б. (19 сентября 2011 г.). «Улучшенная пассивация границы раздела аморфный / кристаллический кремний обработкой водородной плазмой» . Письма по прикладной физике . 99 (12): 123506. Bibcode : 2011ApPhL..99l3506D . DOI : 10.1063 / 1.3641899 . ISSN 0003-6951 . 
  27. ^ Танака, Макото; Тагучи, Микио; Мацуяма, Такао; Савада, Тору; Цуда, Шинья; Накано, Шоичи; Ханафуса, Хироши; Кувано, Юкинори (1992-11-01). «Разработка новых солнечных элементов с гетеропереходом a-Si / c-Si: ACJ-HIT (искусственно созданный переход-гетеропереход с внутренним тонким слоем)». Японский журнал прикладной физики . 31 (Часть 1, № 11): 3518–3522. Bibcode : 1992JaJAP..31.3518T . DOI : 10.1143 / jjap.31.3518 .
  28. ^ Улица, РА; Biegelsen, DK; Рыцари, JC (1981-07-15). «Дефектные состояния в легированном и компенсированном $ a $ -Si: H». Physical Review B . 24 (2): 969–984. Bibcode : 1981PhRvB..24..969S . DOI : 10.1103 / PhysRevB.24.969 .
  29. ^ Banerjee, A .; Гуха, С. (15 января 1991 г.). «Исследование обратных отражателей для применения в солнечных элементах из сплава аморфного кремния». Журнал прикладной физики . 69 (2): 1030–1035. Bibcode : 1991JAP .... 69.1030B . DOI : 10.1063 / 1.347418 . ISSN 0021-8979 . 
  30. ^ Де Вольф, Стефаан; Descoeudres, Антуан; Холман, Захари С .; Баллиф, Кристоф (2012). "Высокоэффективные кремниевые солнечные элементы на гетеропереходе: обзор" (PDF) . Зеленый . 2 (1). DOI : 10.1515 / зелено-2011-0018 .
  31. ^ а б Чавали, РВК; Уилкокс-младший; Ray, B .; Серый, JL; Алам, Массачусетс (01.05.2014). «Коррелированные неидеальные эффекты темноты и света I # x2013; V-характеристики в солнечных элементах с гетеропереходом a-Si / c-Si» . IEEE Journal of Photovoltaics . 4 (3): 763–771. DOI : 10,1109 / JPHOTOV.2014.2307171 . ISSN 2156-3381 . 
  32. ↑ Мацуура, Хидехару; Окуно, Тецухиро; Окуши, Хидейо; Танака, Казунобу (1984-02-15). «Электрические свойства гетеропереходов n-аморфный / p-кристаллический кремний». Журнал прикладной физики . 55 (4): 1012–1019. Bibcode : 1984JAP .... 55.1012M . DOI : 10.1063 / 1.333193 . ISSN 0021-8979 . 
  33. ^ Тагучи, Микио; Маруяма, Эйдзи; Танака, Макото (01.02.2008). "Температурная зависимость солнечных элементов с гетеропереходом аморфного / кристаллического кремния". Японский журнал прикладной физики . 47 (2): 814–818. Bibcode : 2008JaJAP..47..814T . DOI : 10.1143 / jjap.47.814 .
  34. ^ Чавали, РВК; Мур, Дж. Э .; Ван, Сюйфэн; Алам, Массачусетс; Lundstrom, MS; Грей, JL (2015-05-01). "Подход замороженного потенциала к разделению фототока и тока инжекции диода в солнечных элементах". IEEE Journal of Photovoltaics . 5 (3): 865–873. DOI : 10,1109 / JPHOTOV.2015.2405757 . ISSN 2156-3381 . 
  35. ^ Лу, Мейджун; Дас, Удджвал; Боуден, Стюарт; Хегедус, Стивен; Биркмайр, Роберт (01.05.2011). «Оптимизация встречно-штыревых солнечных элементов с кремниевым гетеропереходом с обратным контактом: адаптация полосовых структур гетерограницы при сохранении пассивирования поверхности» Прогресс в фотогальванике: исследования и приложения . 19 (3): 326–338. DOI : 10.1002 / pip.1032 . ISSN 1099-159X . 
  36. ^ а б Чавали, РВК; Хатавкар, С .; Каннан, резюме; Кумар, В .; Наир, PR; Серый, JL; Алам, Массачусетс (01.05.2015). «Многозондовая характеристика инверсионного заряда для самосогласованной параметризации HIT-клеток». IEEE Journal of Photovoltaics . 5 (3): 725–735. DOI : 10,1109 / JPHOTOV.2014.2388072 . ISSN 2156-3381 . 
  37. ^ Клейдер, JP; Chouffot, R .; Гудовских АС; Roca i Cabarrocas, P .; Labrune, M .; Ribeyron, P. -J .; Брюггеманн, Р. (2009-10-01). «Электронные и структурные свойства границы раздела аморфный / кристаллический кремний». Тонкие твердые пленки . Труды Шестого симпозиума по тонким пленкам для электроники больших площадей. 517 (23): 6386–6391. Bibcode : 2009TSF ... 517.6386K . DOI : 10.1016 / j.tsf.2009.02.092 .
  38. ^ Ли, Цзянь В .; Crandall, Ричард С .; Янг, Дэвид Л .; Пейдж, Мэтью Р .; Иваничко, Евгений; Ван, Ци (01.12.2011). «Емкостное исследование инверсии на границе раздела аморф-кристалл кремниевых солнечных элементов n-типа с гетеропереходом» . Журнал прикладной физики . 110 (11): 114502–114502–5. Bibcode : 2011JAP ... 110k4502L . DOI : 10.1063 / 1.3663433 . ISSN 0021-8979 . 
  39. ^ Гудовских АС; Kleider, J. -P .; Damon-Lacoste, J .; Roca i Cabarrocas, P .; Veschetti, Y .; Muller, J. -C .; Ribeyron, P. -J .; Роллан, Э. (26 июля 2006 г.). «Интерфейсные свойства солнечных элементов с гетеропереходом a-Si: H / c-Si по данным спектроскопии адмиттанса». Тонкие твердые пленки . EMSR 2005 - Труды симпозиума F по тонким пленкам и наноструктурированным материалам для фотовольтаики EMRS 2005 - Симпозиум FEMSR 2005 - Труды симпозиума F по тонким пленкам и наноструктурированным материалам для фотовольтаики. 511–512: 385–389. Bibcode : 2006TSF ... 511..385G . DOI : 10.1016 / j.tsf.2005.12.111 .
  40. ^ Шмидт, М .; Korte, L .; Laades, A .; Stangl, R .; Schubert, Ch .; Angermann, H .; Conrad, E .; Мэйделл, К. против (2007-07-16). «Физические аспекты солнечных элементов с гетеропереходом a-Si: H / c-Si». Тонкие твердые пленки . Материалы симпозиума I по тонким пленкам для электроники больших площадей EMRS 2007 ConferenceEMRS 2006 - Symposium I. 515 (19): 7475–7480. Bibcode : 2007TSF ... 515.7475S . DOI : 10.1016 / j.tsf.2006.11.087 .
  41. ^ Бивур, Мартин; Райхель, Кристиан; Hermle, Мартин; Глунц, Стефан В. (01.11.2012). «Улучшение контакта заднего эмиттера a-Si: H (p) кремниевых солнечных элементов n-типа». Материалы солнечной энергии и солнечные элементы . КремнийПВ. 106 : 11–16. DOI : 10.1016 / j.solmat.2012.06.036 .
  42. ^ Дас, Удджвал; Хегедус, Стивен; Чжан, Лулу; Аппель, Джесси; Рэнд, Джим; Биркмайр, Роберт (2010). «Исследование свойств гетерограницы и переходов в кремниевых солнечных элементах с гетеропереходом». 2010 35-я конференция IEEE Photovoltaic Specialists Conference . С. 001358–001362. DOI : 10,1109 / PVSC.2010.5614372 . ISBN 978-1-4244-5890-5.
  43. ^ Battaglia, Корсин; Николас, Сильвия Мартин де; Вольф, Стефаан Де; Инь, Синтянь; Чжэн, Максвелл; Баллиф, Кристоф; Джейви, Али (2014-03-17). «Кремниевый солнечный элемент на гетеропереходе с пассивированным дырочным селективным контактом MoOx». Письма по прикладной физике . 104 (11): 113902. Bibcode : 2014ApPhL.104k3902B . DOI : 10.1063 / 1.4868880 . ISSN 0003-6951 . S2CID 14976726 .  
  44. ^ Масуко, К .; Shigematsu, M .; Hashiguchi, T .; Fujishima, D .; Кай, М .; Yoshimura, N .; Yamaguchi, T .; Ichihashi, Y .; Мисима, Т. (01.11.2014). «Достижение более 25 # x0025; эффективность преобразования с кристаллическим кремниевым гетеропереходным солнечным элементом». IEEE Journal of Photovoltaics . 4 (6): 1433–1435. DOI : 10,1109 / JPHOTOV.2014.2352151 . ISSN 2156-3381 . 
  45. ^ Асадпур, Реза; Чавали, Рагу ВК; Хан, М. Рыян; Алам, Мухаммад А. (15.06.2015). «Двухсторонний кремнийорганический тандем с гетеропереходом и перовскитом для производства высокоэффективных (ηT * ∼ 33%) солнечных элементов». Письма по прикладной физике . 106 (24): 243902. arXiv : 1506.01039 . Bibcode : 2015ApPhL.106x3902A . DOI : 10.1063 / 1.4922375 . ISSN 0003-6951 . 
  46. ^ a b Грин, Массачусетс (2004), «Последние разработки в фотоэлектрической технике», Solar Energy , 76 (1–3): 3–8, Bibcode : 2004 SoEn ... 76 .... 3G , doi : 10.1016 / S0038- 092X (03) 00065-3.
  47. Перейти ↑ SA Campbell (2001), The Science and Engineering of Microelectronic Fabrication (2-е изд.), Нью-Йорк: Oxford University Press, ISBN 978-0-19-513605-0
  48. ^ Streetman, BG & Банерджи, S. (2000), твердотельный Электронные приборы (5 изд.), Нью - Джерси: Prentice Hall, ISBN 978-0-13-025538-9.
  49. ^ Шах, А.В.; и другие. (2003), "Материалы и исследование клеток солнечного в микрокристаллической кремнии" (PDF) , солнечная энергия Материалы и солнечные батареи , 78 (1-4): 469-491, DOI : 10.1016 / S0927-0248 (02) 00448-8 .
  50. ^ «Технические статьи» . semiconductor.net . Архивировано из оригинального 15 июля 2011 года . Проверено 17 апреля 2018 года .
  51. ^ Мён, Сын; Квон, Сон; Квак, Джунг; Лим, Коенг; Пирс, Джошуа; Конагай, Макото (2006). «Хорошая стабильность многослойных солнечных элементов из протокристаллического кремния против светового излучения, возникающего из-за вертикального регулярного распределения изолированных наноразмерных зерен кремния». 2006 4-я Всемирная конференция IEEE по фотоэлектрической энергии . С. 1584–1587. DOI : 10,1109 / WCPEC.2006.279788 . ISBN 978-1-4244-0016-4.
  52. ^ Мён, Сын Ёп; Лим, Коенг Су; Груши, Джошуа М. (2005). "Двойные аморфные структуры p-слоя карбида кремния, производящие высокостабилизированные протокристаллические кремниевые многослойные солнечные элементы штыревого типа" (PDF) . Письма по прикладной физике . 87 (19): 193509. Bibcode : 2005ApPhL..87s3509M . DOI : 10.1063 / 1.2126802 .
  53. ^ a b c Кишор, Р .; Hotz, C .; Naseem, HA & Brown, WD (2001), "Кристаллизация аморфного кремния (α-Si: H) под действием алюминия при 150 ° C", Electrochemical and Solid-State Letters , 4 (2): G14 – G16, doi : 10.1149 / 1.1342182.
  54. ^ Юань, Чжицзюнь; Лу, Цихун; Чжоу, Цзюнь; Дун, Цзинсин; Вэй, Юньжун; Ван, Чжицзян; Чжао, Хунмин; Ву, Гохуа (2009), «Численный и экспериментальный анализ зеленой лазерной кристаллизации тонких пленок аморфного кремния» , Оптика и лазерные технологии , 41 (4): 380–383, Bibcode : 2009OptLT..41..380Y , doi : 10.1016 /j.optlastec.2008.09.003.
  55. ↑ Ли, Хён Сок; Чой, Сусок; Ким, Сон У; Хонг Санг Хи (2009), "Кристаллизация аморфных кремниевых тонкопленочных с помощью тепловой плазменной струи", Thin Solid Films , 517 (14): 4070-4073, Bibcode : 2009TSF ... 517.4070L , DOI : 10.1016 / J .tsf.2009.01.138 , ЛВП : 10371/69100.