Розробка способу відновлення ефективності плівкових СЕ ITO/CdS/CdTe/Cu/Au після деградації

Автор(и)

  • Natalya Deyneko Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023, Україна https://orcid.org/0000-0001-8438-0618
  • Pavlo Kovalev Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023, Україна https://orcid.org/0000-0002-2817-5393
  • Oleg Semkiv Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023, Україна https://orcid.org/0000-0002-9347-0997
  • Igor Khmyrov Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023, Україна https://orcid.org/0000-0002-7958-463X
  • Roman Shevchenko Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023, Україна https://orcid.org/0000-0001-9634-6943

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.156565

Ключові слова:

телурид кадмію, деградація сонячного елементу, спосіб відновлення, вихідні параметри, світлові діодні характеристики

Анотація

Проведено дослідження впливу прямої полярності на вихідні параметри сонячних елементів (СЕ) ITO/CdS/CdTe/Cu/Au. Експериментально зафіксовано вплив електричного поля прямої полярності на вихідні параметри і світлові діодні характеристики СЕ ITO/CdS/CdTe/Cu/Au, у яких відбулася деградація ККД. При витримці затемненого СЕ не менше 120 хвилин в електричному полі, наведеним зовнішньою постійною напругою величиною (0,5–0,9) В, спостерігається зростання ККД. Полярність електричного поля повинна відповідати прямому зміщенню n-p гетеропереходу. Зростання ККД спостерігається лише у тому випадку, якщо при деградації приладової структури не встигли сформуватися дефекти, які за вказаний час витримки призводять до самовідновлюючих електричних мікропробоїв, що чередуються.

Встановлено що зростання ККД відбувається за рахунок збільшення густин фотоструму, зменшення послідовного та збільшення шунтувального опорів СЕ. Покращення діодних характеристик відбувається завдяки кільком фізичним процесам. При подачі на СЕ напруги прямого зміщення, всередині диодной структури СЕ створюється електричне поле, яке підсилює вбудоване електричне поле тильного р–р + гетероперехода і пригнічує вбудоване електричне поле фронтального n+–p гетероперехода. Це відбувається внаслідок того, що діоди включені на зустріч один одному. Величина напруги прямого зміщення не повинна перевищувати висоту потенційного бар'єру гетеропереходу. У цьому випадку на тильному р-р+ гетеропереході та у прилеглих до нього з обох сторін областях будуть інтенсифіковані процеси пов’язані з транспортом атомів міді. Крім того спостерігається перебудова комплексів точкових дефектів, що містять мідь, та фазові перетвореннями Cu1,4Te в Cu2-xTe.

Також під впливом поля, індукованого прямозміщуючою напругою, частки CuCd- з області збіднення шару CdS почнуть рухатись у абсорбер. Це повинно знизити опір частини шару CdS і привести до зменшення ширини області збідніння з боку абсорбера, тим самим, забезпечити зростання спектральної чутливості СЕ в короткохвильовій і середньохвильовій областях сонячного спектру. Електродифузія додаткової кількості CuCd- в абсорбер повинна посилювати вищеописаний і пов'язаний з цим ефект підвищення спектральної чутливості, а значить і Jф приладів. На основі проведених досліджень був розроблений алгоритм відновлення ефективності СЕ ITO/CdS/CdTe/Cu/Au і відбраковування деградованих приладових структур в складі працюючого модуля що працює

Біографії авторів

Natalya Deyneko, Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023

Кандидат технічних наук

Науковий відділ з проблем цивільного захисту та техногенно-екологічної безпеки науково-дослідного центру

Pavlo Kovalev, Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра пожежної та рятувальної підготовки

Oleg Semkiv, Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023

Доктор технічних наук, проректор

Igor Khmyrov, Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023

Кандидат психологічних наук

Кафедра наглядово-профілактичної діяльності

Roman Shevchenko, Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Науковий відділ з проблем цивільного захисту і техногенно-екологічної безпеки науково-дослідного центру

Посилання

  1. Nardone, M., Albin, D. S. (2015). Degradation of CdTe Solar Cells: Simulation and Experiment. IEEE Journal of Photovoltaics, 5 (3), 962–967. doi: https://doi.org/10.1109/jphotov.2015.2405763
  2. Khrypunov, G., Vambol, S., Deyneko, N., Sychikova, Y. (2016). Increasing the efficiency of film solar cells based on cadmium telluride. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (5 (84)), 12–18. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.85617
  3. Deyneko, N., Semkiv, O., Soshinsky, O., Streletc, V., Shevchenko, R. (2018). Results of studying the Cu/ITO transparent back contacts for solar cells SnO2:F/CdS/CdTe/Cu/ITO. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (5 (94)), 29–34. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.139867
  4. Deyneko, N., Khrypunov, G., Semkiv, O. (2018). Photoelectric Processes in Thin-film Solar Cells Based on CdS/CdTe with Organic Back Contact. Journal of Nano- and Electronic Physics, 10 (2), 02029-1–02029-4. doi: https://doi.org/10.21272/jnep.10(2).02029
  5. Murashev, V. N., Legotin, S. A., Krasnov, A. A., Dudkin, A. A., Zezin, D. A. (2013). Degradation of three–junction amorphous Si:H based solar cells. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering, 4, 39–42. doi: https://doi.org/10.17073/1609-3577-2013-4-39-42
  6. Zezin, D. A., Latohin, D. V. (2012). Ocenka nekotoryh faktorov, vliyayushchih na degradaciyu solnechnyh elementov na osnove a-Si:H. Amorfnye i mikrokristallicheskie poluprovodniki: sbornik trudov VIII Mezhdunarodnoy konferencii. Sankt-Peterburg: Izd-vo Politekhn. un-ta, 26–27.
  7. Wronski, C. R., Pearce, J. M., Koval, R. J., Niu, X., Ferlauto, A. S., Koh, J., Collins, R. W. (2002). Light Induced Defect Creation Kinetics in Thin Film Protocrystalline Silicon Materials and Their Solar Cells. MRS Proceedings, 715. doi: https://doi.org/10.1557/proc-715-a13.4
  8. Karpov, V. G., Shvydka, D., Roussillon, Y. (2005). Physics of CdTe Photovoltaics: from Front to Back. MRS Proceedings, 865. doi: https://doi.org/10.1557/proc-865-f10.1
  9. Demtsu, S. H., Albin, D. S., Sites, J. R., Metzger, W. K., Duda, A. (2008). Cu-related recombination in CdS/CdTe solar cells. Thin Solid Films, 516 (8), 2251–2254. doi: https://doi.org/10.1016/j.tsf.2007.08.035
  10. Albin, D. S. (2008). Accelerated stress testing and diagnostic analysis of degradation in CdTe solar cells. Reliability of Photovoltaic Cells, Modules, Components, and Systems. doi: https://doi.org/10.1117/12.795360
  11. McMahon, T. J., Berniard, T. J., Albin, D. S. (2005). Nonlinear shunt paths in thin-film CdTe solar cells. Journal of Applied Physics, 97 (5), 054503. doi: https://doi.org/10.1063/1.1856216
  12. Karpov, V. G., Shvydka, D., Roussillon, Y. (2004). E2phase transition: Thin-film breakdown and Schottky-barrier suppression. Physical Review B, 70 (15). doi: https://doi.org/10.1103/physrevb.70.155332
  13. Razykov, T. M., Ferekides, C. S., Morel, D., Stefanakos, E., Ullal, H. S., Upadhyaya, H. M. (2011). Solar photovoltaic electricity: Current status and future prospects. Solar Energy, 85 (8), 1580–1608. doi: https://doi.org/10.1016/j.solener.2010.12.002
  14. Fang, Z., Wang, X. C., Wu, H. C., Zhao, C. Z. (2011). Achievements and Challenges of CdS/CdTe Solar Cells. International Journal of Photoenergy, 2011, 1–8. doi: https://doi.org/10.1155/2011/297350
  15. Mazzamuto, S., Vaillant, L., Bosio, A., Romeo, N., Armani, N., Salviati, G. (2008). A study of the CdTe treatment with a Freon gas such as CHF2Cl. Thin Solid Films, 516 (20), 7079–7083. doi: https://doi.org/10.1016/j.tsf.2007.12.124
  16. Mamazza, R., Balasubramanian, U., Morel, D. L., Ferekides, C. S. (2002). Thin films of CdIn2O4 as transparent conducting oxides. Proc. of 29th IEEE Photovoltaic Specialists Conference. Anaheim, 616–619.
  17. Minami, T., Kakumu, T., Takeda, Y., Takata, S. (1996). Highly transparent and conductive ZnO-In2O3 thin films prepared by d.c. magnetron sputtering. Thin Solid Films, 290-291, 1–5. doi: https://doi.org/10.1016/s0040-6090(96)09094-3
  18. Pilipenko, V. V., Kuprikov, V. I., Soznik, A. P. (2009). Microscopic nucleon–nucleus optical potential with rearrangement effects based on the effective skyrme forces. International Journal of Modern Physics E, 18 (09), 1845–1862. doi: https://doi.org/10.1142/s0218301309013907
  19. Jeong, W.-J., Park, G.-C. (2001). Electrical and optical properties of ZnO thin film as a function of deposition parameters. Solar Energy Materials and Solar Cells, 65 (1-4), 37–45. doi: https://doi.org/10.1016/s0927-0248(00)00075-1
  20. Deyneko, N., Semkiv, O., Khmyrov, I., Khryapynskyy, A. (2018). Investigation of the combination of ITO/CdS/CdTe/Cu/Au solar cells in microassembly for electrical supply of field cables. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (12 (91)), 18–23. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.124575
  21. Enzenroth, R. A., Barth, K. L., Sampath, W. S. (2005). Correlation of stability to varied CdCl2 treatment and related defects in CdS/CdTe PV devices as measured by thermal admittance spectroscopy. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 66 (11), 1883–1886. doi: https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2005.09.022

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-02-13

Як цитувати

Deyneko, N., Kovalev, P., Semkiv, O., Khmyrov, I., & Shevchenko, R. (2019). Розробка способу відновлення ефективності плівкових СЕ ITO/CdS/CdTe/Cu/Au після деградації. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(5 (97), 6–12. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.156565

Номер

Том 1 № 5 (97) (2019): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Natalya Deyneko, Pavlo Kovalev, Oleg Semkiv, Igor Khmyrov, Roman Shevchenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.