Аморфізований субмікронний шар в області просторового заряду: новий підхід до проблеми підвищення ефективності кремнієвих сонячних елементів
The insertion of a thin amorphized layer (AL) in the space charge region of a silicon solar cell is proposed as a way to improve the conversion efficiency due to the impurity photovoltaic effect. Previously, this approach had been applied to a cell with a layer inserted in the emitter by the ion imp...
Збережено в:
| Дата: | 2018 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
Publishing house "Academperiodika"
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018032 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Journal of Physics |
Репозитарії
Ukrainian Journal of Physics| id |
ujp2-article-2018032 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| spelling |
ujp2-article-20180322020-10-19T00:44:38Z Amorphous Submicron Layer in Depletion Region: New Approach to Increase the Silicon Solar Cell Efficiency Аморфізований субмікронний шар в області просторового заряду: новий підхід до проблеми підвищення ефективності кремнієвих сонячних елементів Kozinetz, A. V. Skryshevsky, V. A. аморфiзований шар область просторового заряду n –p кремнієві сонячні батареї amorphized layer space charge region n –p silicon solar cell The insertion of a thin amorphized layer (AL) in the space charge region of a silicon solar cell is proposed as a way to improve the conversion efficiency due to the impurity photovoltaic effect. Previously, this approach had been applied to a cell with a layer inserted in the emitter by the ion implantation. The insertion of such layer in the space charge region is founded to be preferable, because a better control over the recombination (via energy levels in the band gap and local states of interfaces) can be achieved. The parameters of a modified device are investigated by the numerical simulation, and it is concluded that the layer parameters have a crucial influence on the cell conversion efficiency. Based on our simulation results, the optimal AL and the height of barriers are determined. In such a case, the short circuit current density is improved due to the absorption of photons with energy less than a silicon band gap of 1.12 eV in AL, whereas the open circuit voltage and fill factor remain unchanged. Theoretically, the increase in the efficiency by 1–2% is achievable. In the non-optimal case, the degradation of a short circuit current and the fill factor eliminate the positive effect of an additional photogeneration in AL. Створення тонкого субмiкронного аморфiзованого шару (АШ) в областi просторового заряду кремнiєвого фотоперетворювача може збiльшувати коефiцiєнт корисної дiї за рахунок домiшкового фотоелектричного ефекту. Ранiше цей пiдхiд був застосований до структур з модифiкованим шаром в областi емiтера. Такий шар можна створити за допомогою iонної iмплантацiї. Вбудова шару в область просторового заряду є перспективним пiдходом, оскiльки дозволяє досягти зменшення впливу рекомбiнацiї (через енергетичнi рiвнi в забороненiй зонi та рiвнi, пов’язанi iз локальними станами iнтерфейсiв). Параметри фотоперетворення модифiкованої структури дослiджено методом чисельного моделювання, який дозволяє отримати свiтловi вольт-ампернi характеристики для рiзних параметрiв АШ. На пiдставi цих результатiв визначено оптимальнi параметри АШ. У такому випадку щiльнiсть струму короткого замикання збiльшується завдяки поглинанню фотонiв з енергiєю, меншою нiж ширина забороненої зони кремнiю 1,12 еВ, а напруга холостого ходу та фактор заповнення залишаються майже без змiн. Теоретично, можливо отримати, пiдвищення ефективностi на 1–2% за абсолютною величиною. Це можливо, якщо шар з бар’єром у валентнiй зонi (менше, нiж 0,4 еВ) та бар’єром у зонi провiдностi (менше, нiж 0,1 еВ) створено у площинi, яка вiдповiдає близько 0,3 ширини областi простору заряду. У iншому випадку деградацiя струму короткого замикання i фактора заповнення нiвелює позитивний ефект додаткової фотогенерацiї. Збiльшення напруги холостого ходу на 10–12% (внаслiдок обмеження iнжекцiї в p-базу) супроводжується суттєвою деградацiєю щiльностi струму короткого замикання. Так, для збiльшення напруги холостого ходу шар iз суттєвим потенцiальним бар’єром в зонi провiдностi (близько 0,4 еВ) повинен бути розташованим поблизу базової областi. Publishing house "Academperiodika" 2018-02-01 Article Article Original Research Article (peer-reviewed) Оригінальна дослідницька стаття (з незалежним рецензуванням) application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018032 10.15407/ujpe63.01.0038 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 63 No. 1 (2018); 38-48 Український фізичний журнал; Том 63 № 1 (2018); 38-48 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe63.01 en https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018032/7 |
| institution |
Ukrainian Journal of Physics |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
аморфiзований шар область просторового заряду n –p кремнієві сонячні батареї amorphized layer space charge region n –p silicon solar cell |
| spellingShingle |
аморфiзований шар область просторового заряду n –p кремнієві сонячні батареї amorphized layer space charge region n –p silicon solar cell Kozinetz, A. V. Skryshevsky, V. A. Аморфізований субмікронний шар в області просторового заряду: новий підхід до проблеми підвищення ефективності кремнієвих сонячних елементів |
| topic_facet |
аморфiзований шар область просторового заряду n –p кремнієві сонячні батареї amorphized layer space charge region n –p silicon solar cell |
| format |
Article |
| author |
Kozinetz, A. V. Skryshevsky, V. A. |
| author_facet |
Kozinetz, A. V. Skryshevsky, V. A. |
| author_sort |
Kozinetz, A. V. |
| title |
Аморфізований субмікронний шар в області просторового заряду: новий підхід до проблеми підвищення ефективності кремнієвих сонячних елементів |
| title_short |
Аморфізований субмікронний шар в області просторового заряду: новий підхід до проблеми підвищення ефективності кремнієвих сонячних елементів |
| title_full |
Аморфізований субмікронний шар в області просторового заряду: новий підхід до проблеми підвищення ефективності кремнієвих сонячних елементів |
| title_fullStr |
Аморфізований субмікронний шар в області просторового заряду: новий підхід до проблеми підвищення ефективності кремнієвих сонячних елементів |
| title_full_unstemmed |
Аморфізований субмікронний шар в області просторового заряду: новий підхід до проблеми підвищення ефективності кремнієвих сонячних елементів |
| title_sort |
аморфізований субмікронний шар в області просторового заряду: новий підхід до проблеми підвищення ефективності кремнієвих сонячних елементів |
| title_alt |
Amorphous Submicron Layer in Depletion Region: New Approach to Increase the Silicon Solar Cell Efficiency |
| description |
The insertion of a thin amorphized layer (AL) in the space charge region of a silicon solar cell is proposed as a way to improve the conversion efficiency due to the impurity photovoltaic effect. Previously, this approach had been applied to a cell with a layer inserted in the emitter by the ion implantation. The insertion of such layer in the space charge region is founded to be preferable, because a better control over the recombination (via energy levels in the band gap and local states of interfaces) can be achieved. The parameters of a modified device are investigated by the numerical simulation, and it is concluded that the layer parameters have a crucial influence on the cell conversion efficiency. Based on our simulation results, the optimal AL and the height of barriers are determined. In such a case, the short circuit current density is improved due to the absorption of photons with energy less than a silicon band gap of 1.12 eV in AL, whereas the open circuit voltage and fill factor remain unchanged. Theoretically, the increase in the efficiency by 1–2% is achievable. In the non-optimal case, the degradation of a short circuit current and the fill factor eliminate the positive effect of an additional photogeneration in AL. |
| publisher |
Publishing house "Academperiodika" |
| publishDate |
2018 |
| url |
https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2018032 |
| work_keys_str_mv |
AT kozinetzav amorphoussubmicronlayerindepletionregionnewapproachtoincreasethesiliconsolarcellefficiency AT skryshevskyva amorphoussubmicronlayerindepletionregionnewapproachtoincreasethesiliconsolarcellefficiency AT kozinetzav amorfízovanijsubmíkronnijšarvoblastíprostorovogozarâdunovijpídhíddoproblemipídviŝennâefektivnostíkremníêvihsonâčnihelementív AT skryshevskyva amorfízovanijsubmíkronnijšarvoblastíprostorovogozarâdunovijpídhíddoproblemipídviŝennâefektivnostíkremníêvihsonâčnihelementív |
| first_indexed |
2023-03-24T08:54:38Z |
| last_indexed |
2023-03-24T08:54:38Z |
| _version_ |
1795757588835467264 |