Необратимые потери солнечной энергии в фотоэлементах
Повышение КПД солнечных панелей зависит от уменьшения необратимых потерь энергии солнечного света в процессе взаимодействия с веществом фотеэлектрического элемента.
Основные необратимые потери в фотоэлектрических преобразователях такие:
отражение солнечного излучения от поверхности преобразователя;
прохождение части излучения через фотоэлемент без поглощения в нём;
рассеивание на тепловых колебаниях решётки избыточной энергии фотонов;
рекомбинация образовавшихся фото-пар на поверхностях и в объёме вещества фотоэлемента;
внутреннее сопротивление преобразователя.
Для уменьшения необратимых потерь энергии в фотоэлементах применяются различные подходы:
использование полупроводников с оптимальной для спектра солнечного излучения шириной запрещённой зоны;
легирование полупроводниковой структуры;
переход от гомогенных к гетерогенным, слоистым и пленочным полупроводниковым структурам;
оптимизация конструктивных параметров фотоэлементов: глубины залегания p-n перехода, толщины базового слоя, частоты контактной сетки;
применение многофункциональных оптических покрытий, обеспечивающих просветление, терморегулирование и защиту фотоэлемента от факторов внешней среды;
разработка фотоэлементов, прозрачных в длинноволновой области солнечного спектра;
создание многослойных фотоэлементов из специально подобранных по ширине запрещённой зоны полупроводников, позволяющих в каждом отдельном каскаде преобразовывать отдельный участок спектра солнечного излучения.
Наиболее вероятными материалами для фотоэлементов ближайшего будущего считаются различные модификации кремния, арсенид галлия GaAs, а также структуры на основе соединений Cu(In,Ga)Se2.
Некоторые перспективные для фотоэлементов материалы трудно получить в необходимых для массового производства количествах. Особенно экзотические методы увеличения КПД солнечных фотоэлментов, например, с помощью создание слоистых или пленочных структур могут оказаться сложными и дорогими при массовом производстве.
alterenergy.info