Please use this identifier to cite or link to this item: https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/86572
Or use following links to share this resource in social networks: Recommend this item
Title Analysis of Mechanisms to Increase the Industrial Silicon Solar Cell Efficiency
Other Titles Аналіз механізмів підвищення ефективності промислових кремнієвих сонячних батарей
Authors Kirichenko, M.V.
Zaitsev, R.V.
Minakova, K.A.
Chugai, O.M.
Oleynick, S.V.
Bilyk, S.Yu.
Styslo, B.O.
Keywords кремній
фотоелектричні перетворювачі
сонячна енергія
PV/T системи
електричні параметри
ефективність
моделювання
оптимізація
silicon
photovoltaic converters
solar energy
PV/T systems
electrical parameters
efficiency
modeling
optimization
Type Article
Date of Issue 2021
URI https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/86572
Publisher Sumy State University
License In Copyright
Citation M.V. Kirichenko, R.V. Zaitsev, K.A. Minakova, et al., J. Nano- Electron. Phys. 13 No 6, 06026 (2021). DOI: https://doi.org/10.21272/jnep.13(6).06026
Abstract Досліджено можливості підвищення ефективності понад 20 % для кремнієвих фотоелектричних перетворювачів китайського виробництва. Методом комп'ютерного моделювання встановлено, що реалізовані в таких фотоелектричних перетворювачах часи життя нерівноважних носіїв заряду, які складають 520 мкс, не обмежують можливість збільшення їх ККД понад 20 %. Показано, що збільшення густини фотоструму до 43,1 мА/см2 призводить до зростання ККД до 20,1 %, а зниження густини діодного струму насичення до 3,1∙10 – 14 A/см2 зумовлює зростання ККД до 20,4 %. Одночасна зміна цих діодних характеристик призводить до збільшення ККД до 23,1 %. У роботі пропонуються фізикотехнологічні підходи для збільшення густини фотоструму і зменшення густини діодного струму насичення в готових фотоелектричних перетворювачах. У статті проведено дослідження впливу робочої температури на ефективність кристалічних кремнієвих фотоелектричних перетворювачів. Показано, що зі зростанням робочої температури відносне зниження ККД монокристалічних приладів становить – 0,7 відн. %/C, що істотно вище, ніж в приладових структурах європейського виробництва і обумовлено нетрадиційним зниженням густини струму короткого замикання. Математичне моделювання впливу світлових діодних характеристик на ККД кристалічних кремнієвих сонячних елементів показало, що зменшення ефективності приладових структур при збільшенні робочої температури обумовлено не тільки зростанням густини діодного струму насичення з 10 – 13 до 3·10 – 13 А, що складає 300 %, але й зниженням шунтуючого опору з 2,5 до 1,5 кОм. Дослідження впливу робочої температури на діодний струм насичення показало, що висота потенційного бар'єру в досліджених кремнієвих фотоелектричних перетворювачах складає 0,87 еВ, що обумовлено недостанім рівнем легування базового матеріалу. Обмеженість висоти потенційного бар'єру призводить до нетрадиційного зниження електроопору, що шунтує, при збільшенні робочої температури.
Possibilities of increasing the efficiency by more than 20 % for silicon photoelectric converters made in China have been investigated. It has been established by the method of computer simulation that the lifetimes of nonequilibrium charge carriers, which are 520 µs, realized in such photoelectric converters, do not limit the possibility of increasing their efficiency by more than 20 %. It has been shown that an increase in the photocurrent density to 43.1 mA/cm2 leads to an increase in the efficiency to 20.1 %, and a decrease in the diode saturation current density to 3.1∙10 – 14 A/cm2 leads to an increase in the efficiency to 20.4 %. Simultaneous change of these diode characteristics leads to an increase in the efficiency to 23.1 %. The paper proposes physical and technological approaches to increase the photocurrent density and reduce the diode saturation current density in ready-made photovoltaic converters. The study of the influence of operating temperature on the efficiency of crystalline silicon photoelectric converters has been carried out in the article. It has been shown that with increasing operating temperature the relative decrease in the efficiency of single-crystal devices is – 0.7 relative %/C, which is significantly higher than in the device structures of European production and due to non-traditional decrease in short-circuit current density. Mathematical modeling of the influence of light-emitting diode characteristics on the efficiency of crystalline silicon solar cells showed that a decrease in the efficiency of device structures with increasing operating temperature is due not only to an increase in diode saturation current density from 10 – 13 to 3·10 – 13 A, which is 300 %, but also by reducing the shunt resistance from 2.5 to 1.5 kOhm. A study of the effect of operating temperature on the diode saturation current showed that the height of the potential barrier in the studied silicon photovoltaic converters is 0.87 eV due to the insufficient level of doping of the base material. The limited height of the potential barrier leads to an unconventional decrease in the shunt resistance with increasing operating temperature.
Appears in Collections: Журнал нано- та електронної фізики (Journal of nano- and electronic physics)

Views

China China
3508
Finland Finland
186
Germany Germany
584
Greece Greece
24189
Lithuania Lithuania
1
Malaysia Malaysia
1
Netherlands Netherlands
586
Romania Romania
1
Sweden Sweden
1
Taiwan Taiwan
194
Ukraine Ukraine
24188
United Kingdom United Kingdom
1752
United States United States
251988
Unknown Country Unknown Country
1
Vietnam Vietnam
24186

Downloads

Canada Canada
1
China China
1
Germany Germany
3512
India India
13849
Singapore Singapore
3517
United Kingdom United Kingdom
1
United States United States
251989
Vietnam Vietnam
1

Files

File Size Format Downloads
Kirichenko_jnep_6_2021.pdf 784,62 kB Adobe PDF 272871

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.