Повышение КПД солнечных панелей зависит от уменьшения необратимых потерь энергии солнечного света  в процессе взаимодействия с веществом фотоэлектрического 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.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить