Дослідження альтернативної системи електрозабезпечення при попередженні надзвичайної ситуації в умовах обмежених можливостей

Автор(и)

  • Alexandr Burmenko Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023, Україна https://orcid.org/0000-0002-5014-2678
  • Natalya Deyneko Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023, Україна https://orcid.org/0000-0001-8438-0618
  • Irina Hrebtsova Науково-дослідний, проектно-конструкторський та технологічний інститут мікрографії пров. Академіка Підгорного, 1/60, м. Харків, Україна, 61046, Україна https://orcid.org/0000-0002-4987-2614
  • Igor Kryvulkin Науково-дослідний, проектно-конструкторський та технологічний інститут мікрографії пров. Академіка Підгорного, 1/60, м. Харків, Україна, 61046, Україна https://orcid.org/0000-0002-2836-4004
  • Olga Prokopenko Черкаський обласний центр гідрометеорології пров. Черкаський, 12, м. Черкаси, Україна, 18003, Україна https://orcid.org/0000-0001-9749-9386
  • Roman Shevchenko Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023, Україна https://orcid.org/0000-0001-9634-6943
  • Olexandr Tarasenko Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023, Україна https://orcid.org/0000-0001-5229-1979

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.206395

Ключові слова:

телурід кадмію, фотоелектричні перетворювачі, тандемні та двосторонньочутливі приладові структури

Анотація

Для задоволення потреби у альтернативній системі електрозабезпечення під час ліквідації та попередження надзвичайної ситуації в умовах пошкодження системи електропостачання досліджено плівкові сонячні елементи. З урахуванням високої деградаційної стійкості телуриду кадмію для дослідження було обрано двосторонньо чутливі сонячні елементи на основі CdS/CdTe з надтонким базовим шаром придатні для формування тандемних структур. Створення тандемних структур дозволяє збільшити коефіцієнт корисної дії за рахунок розміщення на фронтальній поверхні іншого фотоперетворювача. Проведено вимірювання світлових вольт-амперних характеристик сонячних елементів ITO/CdS/CdTe/Cu/ITO з товщиною базового шару 1 мкм, при одночасному освітленні з тильної та фронтальної сторін. Експериментально показано, що двостороннє освітлення дозволяє підвищити електричну потужність, що виробляється приладовою структурою, на 30 %.

Дослідження спектральних залежностей коефіцієнту пропускання показали, що приладові структури ITO/CdS/CdTe/Cu/ITO з товщиною базового шару 1 мкм в спектральному діапазоні (0,82–1,10) мкм мають середній коефіцієнт пропускання 0,58. Дослідження світлових вольт-амперних характеристик сонячних елементів Mo/CuInSe2/CdS/ZnO/ZnO:Al/Ni показали, що розміщення на його фронтальній поверхні сонячного елементу ITO/CdS/CdTe/Cu/ITO призводить до зниження коефіцієнту корисної дії з 11,2 % до 6,0 %. Таке зниження, в першу чергу, обумовлене зменшенням густини струму короткого замикання з 25,9 мА/см2 до 13,8 мА/см2. Однак, оскільки коефіцієнт корисної дії сонячного елементу ITO/CdS/CdTe/Cu/ITO становить 7,8 %, то апробовані тандемні фотоелектричні перетворювачі ITO/CdS/CdTe/Cu/ITO – Mo/CuInSe2/CdS/.ZnO/ZnO:Al/N продемонстрували ефективність 13,8 %

Біографії авторів

Alexandr Burmenko, Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023

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

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

Кандидат технічних наук, доцент

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

Irina Hrebtsova, Науково-дослідний, проектно-конструкторський та технологічний інститут мікрографії пров. Академіка Підгорного, 1/60, м. Харків, Україна, 61046

Завідувач сектору

Сектор з стандартизації та науково-технічної інформації

Науково-технічний відділ моніторингу, стандартизації та планування наукових робіт

Igor Kryvulkin, Науково-дослідний, проектно-конструкторський та технологічний інститут мікрографії пров. Академіка Підгорного, 1/60, м. Харків, Україна, 61046

Кандидат фізико-математичних наук, директор

Olga Prokopenko, Черкаський обласний центр гідрометеорології пров. Черкаський, 12, м. Черкаси, Україна, 18003

Відділ гідрометеорологічного забезпечення

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

Доктор технічних наук, старший науковий співробітник

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

Olexandr Tarasenko, Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023

Доктор фізико-математичних наук, професор

Кафедра фізико-математичних дисциплін

Посилання

  1. Khrypko, S. L., Kidalov, V. V. (2016). Solar Cells Based on Low-dimensional Nanocomposite Structures. Journal of Nano- and Electronic Physics, 8 (4 (2)), 04071-1–04071-10. doi: https://doi.org/10.21272/jnep.8(4(2)).04071
  2. Mohamed, H. A. (2014). Influence of the optical and recombination losses on the efficiency of CdS/CdTe solar cell at ultrathin absorber layer. Canadian Journal of Physics, 92 (11), 1350–1355. doi: https://doi.org/10.1139/cjp-2013-0477
  3. 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
  4. Raza, M. T., Rahman, M. Z., Reyaz, M., Karim, M. R. (2018). Study of CdTe film growth by CSS on three different types of CdS coated substrates. Materials Today: Proceedings, 5 (14), 27833–27839. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2018.10.020
  5. Dharmadasa, I., Bingham, P., Echendu, O., Salim, H., Druffel, T., Dharmadasa, R. et. al. (2014). Fabrication of CdS/CdTe-Based Thin Film Solar Cells Using an Electrochemical Technique. Coatings, 4 (3), 380–415. doi: https://doi.org/10.3390/coatings4030380
  6. Khrypunov, G. S., Sokol, E. I., Yakimenko, Y. I., Meriuts, A. V., Ivashuk, A. V., Shelest, T. N. (2014). Solar-energy conversion by combined photovoltaic converters with CdTe and CuInSe2 base layers. Semiconductors, 48 (12), 1631–1635. doi: https://doi.org/10.1134/s1063782614120094
  7. Deyneko, N., Kovalev, P., Semkiv, O., Khmyrov, I., Shevchenko, R. (2019). Development of a technique for restoring the efficiency of film ITO/CdS/CdTe/Cu/Au SCs after degradation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (5 (97)), 6–12. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.156565
  8. Lunin, L. S., Lunina, M. L., Pashchenko, A. S., Alfimova, D. L., Arustamyan, D. A., Kazakova, A. E. (2019). Cascade Solar Cells Based on GaP/Si/Ge Nanoheterostructures. Technical Physics Letters, 45 (3), 250–252. doi: https://doi.org/10.1134/s1063785019030313
  9. De Vos, A., Parrott, J., Baruch, P., Landsberg, P. (1994). Вandgap effects in thin-film heterojunction solar cells. Proceeding 12th European Photovoltaic Solar Energy Conference. Amsterdam, 1315–1319.
  10. Gordillo, G., Calderón, C., Bolaños, W., Romero, E. (2003). Optical and structural characterization of CuInSe2 (CIS) thin films grown by means of process in two stages. Superficies y Vacio, 16 (2), 12–15.
  11. Khrypunov, G., Meriuts, A., Klochko, H., Shelest, T., Khrypunova, A. (2010). Investigation of Thin Film Solar Cells on CdS/CdTe Base with Different Back Contacts. Advances in Science and Technology, 74, 119–123. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ast.74.119
  12. Kuprikov, V. I., Pilipenko, V. V., Soznik, A. P. (2006). Analysis of nucleon-nucleus scattering in terms of a microscopic optical potential based on effective Skyrme forces. Physics of Atomic Nuclei, 69 (1), 6–15. doi: https://doi.org/10.1134/s1063778806010029
  13. 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
  14. Deyneko, N., Kryvulkin, I., Matiushenko, M., Tarasenko, O., Khmyrov, I., Khmyrova, A., Shevchenko, R. (2019). Investigation of photoelectric converters with a base cadmium telluride layer with a decrease in its thickness for tandem and two-sided sensitive instrument structures. EUREKA: Physics and Engineering, 5, 73–80. doi: https://doi.org/10.21303/2461-4262.2019.001002
  15. 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
  16. Khripunov, G. S., Boyko, B. Т. (2004). Flexible ITO/CdS/CdTe/Cu/Au solar cells with high specific capacity. PSE, 2 (1-2), 69–73.
  17. Mamazza, R., Balasubramanian, U., More, D. L., Ferekides, C. S. (n.d.). Thin films of CdIn/sub 2/O/sub 4/ as transparent conducting oxides. Conference Record of the Twenty-Ninth IEEE Photovoltaic Specialists Conference, 2002. doi: https://doi.org/10.1109/pvsc.2002.1190640

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-06-30

Як цитувати

Burmenko, A., Deyneko, N., Hrebtsova, I., Kryvulkin, I., Prokopenko, O., Shevchenko, R., & Tarasenko, O. (2020). Дослідження альтернативної системи електрозабезпечення при попередженні надзвичайної ситуації в умовах обмежених можливостей. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(12 (105), 56–61. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.206395

Номер

Том 3 № 12 (105) (2020): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Alexandr Burmenko, Natalya Deyneko, Irina Hrebtsova, Igor Kryvulkin, Olga Prokopenko, Roman Shevchenko, Olexandr Tarasenko

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.