Розробка способу отримання ефективних сонячних елементів CdS/CdTe/Cu/Au на гнучкому підложку призначеного для резервного живлення систем здоров'я

Автор(и)

  • Ірина Степанівна Борисенко Центральний науково-дослідний інститут Збройних Сил України, Україна https://orcid.org/0000-0001-7198-7541
  • Олександр Анатолійович Бурменко Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0002-5014-2678
  • Наталя Вікторівна Дейнеко Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0001-8438-0618
  • Олександр Олекандрович Зобенко Черкаський інститут пожежної безпеки імені Героїв Чорнобиля, Україна https://orcid.org/0000-0001-9641-2779
  • Юрій Васильович Ївженко Державна наукова установа «Інститут модернізації змісту освіти», Україна https://orcid.org/0000-0001-5879-0226
  • Геннадій Володимирович Камишенцев Державної прикордонної служби України, Україна https://orcid.org/0000-0002-5780-3539
  • Володимир Михайлович Муравйов Державний університет інфраструктури та технологій, Україна https://orcid.org/0000-0002-3682-7435
  • Юлія Валеріївна Михайловська Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0003-1090-5033
  • Валерій Володимирович Христич Національний університет цивільного захисту України, Україна https://orcid.org/0000-0002-5900-7042
  • Світлана Станіславівна Кривоніс Національний технічний університет «Харківський політехнічний університет», Україна https://orcid.org/0000-0002-1938-293X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.247720

Ключові слова:

плівковий фотоелемент, гнучка підкладка, мікромодуль, сонячний елемент, телурид кадмію, вольт-амперна характеристика

Анотація

Удосконалено технологію формування плівкових сонячних елементів на основі CdS/CdTe конфігурації типу «superstrat» на гнучкій підкладці. Для підвищення ефективності розроблених сонячних елементів на гнучкій підкладці до традиційної «хлоридної обробки» було додано процедуру хімічного травлення у азотно-фосфорній суміші. Проведені дослідження вихідних параметрів розроблених приладових структур показали, що найбільші значення спостерігаються у разі проведення хімічного травлення як до «хлоридної обробки», так і після неї. У процесі дослідження було встановлено, що обов'язковою процедурою при формуванні ефективних приладових структур є хімічне травлення в азотно-фосфорній суміші як перед «хімічною обробкою», так і після неї. Проведення описаних процедур дозволило одержати сонячні елементи на гнучкій підкладці з ефективністю 13,1 %. Зростання ефективності сонячних елементів з двоетапним хімічним травленням можна пояснити утворенням на поверхні надлишкового телуру, що призводить до зниження опору і, отже, ефективнішому проникненню хлору в процесі подальшої «хлоридної обробки». Аналіз поперечного сколу досліджуваних приладових структур демонструє суттєве зростання зерен та гладкість поверхні базового шару, що забезпечує хорошу адгезію з тильним контактом. Проведено дослідження деградаційної стійкості розроблених приладових структур у процесі експлуатації. Встановлено, що отримані сонячні елементи на основі CdTe на гнучкій підкладці мають високу деградаційну стійкість і після 10 циклів вигину не спостерігається зниження вихідних параметрів. Таким чином встановлено, що хімічне травлення в азотно-фосфорній суміші є обов'язковою процедурою для формування ефективних сонячних елементів на гнучкій підкладці

Біографії авторів

Ірина Степанівна Борисенко, Центральний науково-дослідний інститут Збройних Сил України

Помічник вченого секреторя

Олександр Анатолійович Бурменко, Національний університет цивільного захисту України

Кандидат технічніх наук

Кафедра піротехнічної та спеціальної підготовки

Наталя Вікторівна Дейнеко, Національний університет цивільного захисту України

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра спеціальної хімії та хімічної технології

Олександр Олекандрович Зобенко, Черкаський інститут пожежної безпеки імені Героїв Чорнобиля

Кафедра автоматичних систем безпеки та електроустановок

Юрій Васильович Ївженко, Державна наукова установа «Інститут модернізації змісту освіти»

Кандидат педагогічних наук, завідувач сектору

Сектор наукового та навчально-методичного забезпечення підготовки фахових молодших бакалаврів в системі фахової передвищої освіти відділу науково-методичного забезпечення професійної освіти

Геннадій Володимирович Камишенцев, Державної прикордонної служби України

Доктор технічних наук

Відділ нормативно-організаційної роботи управління кадрового менеджменту

Володимир Михайлович Муравйов, Державний університет інфраструктури та технологій

Кандидат фізико-математичних наук, доцент

Кафедра систем штучного інтелекту та телекомунікаційних технологій

Юлія Валеріївна Михайловська, Національний університет цивільного захисту України

Доктор філософії

Кафедра наглядово-профілактичної діяльності

Валерій Володимирович Христич, Національний університет цивільного захисту України

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра автоматичних систем безпеки та інформаційних технологій

Світлана Станіславівна Кривоніс, Національний технічний університет «Харківський політехнічний університет»

Кафедра фізика

Посилання

  1. Bonnet, D., Rabenhorst, H. (1972). New results on the development of a thin film p-CdTe–n-CdS heterojunction solar cell. In Proceedings of the 9th Photovoltaic Specialists Conference, 129–131.
  2. Yang, D., Yin, H. (2011). Energy Conversion Efficiency of a Novel Hybrid Solar System for Photovoltaic, Thermoelectric, and Heat Utilization. IEEE Transactions on Energy Conversion, 26 (2), 662–670. doi: https://doi.org/10.1109/tec.2011.2112363
  3. Leading Solar PV Manufacturers Based on Module Shipments in 2018 and 2019. Available at: https://www.statista.com/statistics/858456/global-companies-for-pv-cell-and-module-shipments/
  4. Rühle, S. (2016). Tabulated values of the Shockley–Queisser limit for single junction solar cells. Solar Energy, 130, 139–147. doi: https://doi.org/10.1016/j.solener.2016.02.015
  5. Bolbas, O., Deyneko, N., Yeremenko, S., Kyryllova, O., Myrgorod, O., Soshinsky, O. et. al. (2019). Degradation of CdTe SC during operation: modeling and experiment. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (12 (102)), 46–51. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.185628
  6. 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
  7. First Solar sets world record for CdTe solar cell efficiency. Available at: https://investor.firstsolar.com/news/press-release-details/2014/First-Solar-Sets-World-Record-for-CdTe-Solar-Cell-Efficiency/default.aspx
  8. Wu, X., Dhere, R. G., Albin, D. S., Gessert, T. A., DeHart, C., Keane, J. C. et. al. (2001). High-Efficiency CTO/ZTO/CdS/CdTe Polycrystalline Thin-Film Solar Cells. To be presented at the NCPV Program Review Meeting Lakewood, Colorado. Available at: https://www.nrel.gov/docs/fy02osti/31025.pdf
  9. First Solar: Record 21.5 Percent Conversion Efficiency Research Cell Validates Technology Roadmap. Available at: https://www.sonnenseite.com/en/energy/first-solar-record-21-5-percent-conversion-efficiency-research-cell-validates-technology-roadmap/
  10. Green, M. A., Dunlop, E. D., Hohl‐Ebinger, J., Yoshita, M., Kopidakis, N., Hao, X. (2020). Solar cell efficiency tables (version 56). Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 28 (7), 629–638. doi: https://doi.org/10.1002/pip.3303
  11. Van de Kaa, G., Rezaei, J., Kamp, L., de Winter, A. (2014). Photovoltaic technology selection: A fuzzy MCDM approach. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 32, 662–670. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.01.044
  12. Guanggen, Z., Jingquan, Z., Xulin, H., Bing, L., Lili, W., Lianghuan, F. (2013). The effect of irradiation on the mechanism of charge transport of CdTe solar cell. 2013 IEEE 39th Photovoltaic Specialists Conference (PVSC). doi: https://doi.org/10.1109/pvsc.2013.6745054
  13. Deyneko, N., Yeremenko, S., Kamyshentsev, G., Kryvulkin, I., Matiushenko, M., Myroshnyk, O. et. al. (2021). Development of a method for obtaining a CdS/CdTe/Cu/Au module on a flexible substrate designed for backup supplying systems prevention of emergency situations. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (5 (109)), 31–36. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.225694
  14. Mathew, X., Enriquez, J. P., Romeo, A., Tiwari, A. N. (2004). CdTe/CdS solar cells on flexible substrates. Solar Energy, 77 (6), 831–838. doi: https://doi.org/10.1016/j.solener.2004.06.020
  15. Tiwari, A. N., Romeo, A., Baetzner, D., Zogg, H. (2001). Flexible CdTe solar cells on polymer films. Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 9 (3), 211–215. doi: https://doi.org/10.1002/pip.374
  16. Deyneko, N. (2020). Study of Methods for Producing Flexible Solar Cells for Energy Supply of Emergency Source Control. Materials Science Forum, 1006, 267–272. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.1006.267
  17. Burmenko, A., Deyneko, N., Hrebtsova, I., Kryvulkin, I., Prokopenko, O., Shevchenko, R., Tarasenko, O. (2020). Investigating an alternative electricity supply system for preventing emergencies under conditions of limited capacity. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (12 (105)), 56–61. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.206395
  18. Major, J. D., Treharne, R. E., Phillips, L. J., Durose, K. (2014). A low-cost non-toxic post-growth activation step for CdTe solar cells. Nature, 511 (7509), 334–337. doi: https://doi.org/10.1038/nature13435
  19. Green, M. A., Emery, K., Hishikawa, Y., Warta, W., Dunlop, E. D. (2015). Solar cell efficiency tables (version 46). Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 23 (7), 805–812. doi: https://doi.org/10.1002/pip.2637
  20. Kestner, J. M., McElvain, S., Kelly, S., Ohno, T. R., Woods, L. M., Wolden, C. A. (2004). An experimental and modeling analysis of vapor transport deposition of cadmium telluride. Solar Energy Materials and Solar Cells, 83 (1), 55–65. doi: https://doi.org/10.1016/j.solmat.2004.02.013
  21. 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
  22. 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
  23. Lewis, J. (2006). Material challenge for flexible organic devices. Materials Today, 9 (4), 38–45. doi: https://doi.org/10.1016/s1369-7021(06)71446-8

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-21

Як цитувати

Борисенко, І. С., Бурменко, О. А., Дейнеко, Н. В., Зобенко, О. О., Ївженко, Ю. В., Камишенцев, Г. В., Муравйов, В. М., Михайловська, Ю. В., Христич, В. В., & Кривоніс, С. С. (2021). Розробка способу отримання ефективних сонячних елементів CdS/CdTe/Cu/Au на гнучкому підложку призначеного для резервного живлення систем здоров’я. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(5 (114), 6–11. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.247720

Номер

Том 6 № 5 (114) (2021): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Iryna Borysenko, Olexandr Burmenko, Natalya Deyneko, Oleksandr Zobenko, Yurii Yivzhenko, Gennady Kamyshentsev, Volodymyr Muraviov, Yuliia Mykhailovska, Valerii Khrystych, Svitlana Kryvonis

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.