Operating temperature effect on the thin film solar cell efficiency

Abstract

У роботі розглянуто результати дослідження залежності ефективності плівкових фотоелектричних перетворювачів від їх робочої температури та проведено їх порівняння. Приведено аналіз фізичних механізмів впливу температури на вихідні, діодні та електронні параметри фотоелектричних перетворювачів. Визначення вихідних параметрів гнучких фотоелектричних перетворювачів здійснювалося за допомогою вимірювання світлових вольт-амперних характеристик за допомогою освітлювача на основі потужних напівпровідникових світлодіодів різного кольору для імітаційного випромінювання, характерного для стандартного наземного спектра сонячного світла. Для забезпечення ефективного неруйнівного контакту випробувальних зразків гнучких елементів на основі телуриду кадмію до кола вимірювання розроблено і використано спеціальний контактний пристрій. Головною особливістю контактного пристрою є чотири роздільних вертикально рухомих металевих зонда у вигляді напівсфер з полірованими поверхнями, що унеможливлює проколювання плівкових електродів. Дані зонди мають можливість індивідуального позиціонування кожного зонда, що здійснюється за допомогою твердої поворотної консолі змінної довжини, прикріпленої до корпусу. Отримано коефіцієнти зниження ефективності від робочої температури фотоелектричного перетворювача, що складають для пристроїв на основі CdTe – 0.14 %/C, для CuInSe₂ – 0.36%/C, для аморфного кремнію – 0.21 %/C. Аналітична обробка та аналіз впливу світлових діодних характеристик на ефективність приладів на основі CdTe показали, що температурна стабільність їх ефективності забезпечується стабільністю густини діодного струму насичення, величина якого збільшується на 50 % з 1.9·10 – 9 А до 2.7·10 – 9 А з підвищенням температури від 20 °С до 50 °С. В той же час для приладів на основі CuInSe₂ та аморфного кремнію встановлено, що основну роль у зниженні ефективності при підвищенні температури має зменшення густини струму короткого замикання, напруги холостого ходу та коефіцієнта заповнення вольт-амперних характеристик.