Wpływ tylnego lustra dielektrycznego na działanie krzemowych, cienkowarstwowych ogniw słonecznych otrzymanych metodą epitaksji z fazy gazowej

• Autorzy: Cieślak K. , Fave A. , Lemiti M.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2016.249

Warianty tytułu

EN

Influence of a back side dielectric reflector on the thin silicon solar cells performance

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Metoda epitaksji z fazy gazowej została użyta do wytworzenia krzemowych, cienkowarstwowych ogniw słonecznych. Emiter wyprodukowanych ogniw fotowoltaicznych był typu p i znajdował się po tylnej stronie ogniwa, a absorberem był krzem typu n. W celu obniżenia kosztów produkcji aktywnej warstwy, został użyty dwuwarstwowy krzem porowaty wytworzony na krzemie monokrystalicznym. Krzem porowaty składał się z warstwy o wysokim stopniu porowatości oraz warstwy o niskim stopniu porowatości, obecnej na powierzchni. Takie rozwiązanie pozwala na wzrost monokrystalicznej warstwy o wysokiej jakości oraz na odczepienie jej od podłoża wzrostowego i ponowne jego użycie w kolejnym procesie wzrostu epitaksjalnego. Dodatkowo w celu zwiększenia odpowiedzi ogniw słonecznych na fale elektromagnetyczne w zakresie 700 nm – 1200 nm, zostało opracowane i naniesione lustro dielektryczne składające się z warstwy SiNx/SiOx lub pojedynczej warstwy SiNx. Warstwa aktywna wraz z naniesionym lustrem była podda badaniu na współczynnik odbicia światła o długości fali z w/w zakresu. W celach porównawczych zostały zbadane próbki z dwoma różnymi lustrami oraz próbka referencyjna bez lustra. Badania wykazały, że zastosowane lustro dielektryczne spełnia swoje zadanie i zwiększa współczynnik odbicia światła o ponad 70%. Oznacza to, że zastosowanie w/w lustra dielektrycznego będzie miało pozytywny wpływ na współczynnik absorpcji światła w ogniwie fotowoltaicznym, co będzie się bezpośrednio przekładało na jego parametry elektryczne.

EN

Vapor phase epitaxy (VPE) method was used to fabricate thin film silicon solar cells. Active layer was build with p type back side emitter, n type absorber and n+ type front surface field (FSF). In order to reduce costs of production double porous silicon structure was fabricated on a monocrystalline silicone. Porous silicon had a one low porosity layer on the top of a growth substrate and high porosity area just underneath the low porosity film. That kind of structure enabled to perform growth of a monocrystalline epitaxial silicon layer. During growth, the high porosity area was degraded due to a high temperature treatment and after the process detachment of an active layer was possible. After additional cleaning seed substrate can be reused in another VPE process. In order to increase spectral response of fabricated solar cells to low energy photons from a wavelength range 700 nm – 1200 nm, dielectric mirror was developed and deposited. Two structures were checked – double layer build with SiOx/SiNx and one layer of SiNx. Active layer grown by means of VPE with a dielectric mirror deposited was examined in order to establish reflectivity from a given structures. In order to make comparison, reference sample was fabricated. It had the same structure of an active layer but there was no dielectric mirror deposited. Analysis of the results showed that the dielectric mirror works as expected and reflectivity in a wavelength range 700 nm – 1200 nm, is more than 70% higher for the structure with the dielectric mirror compared to the reference sample. It means that proposed solution would increase the absorbance inside the material and would have a positive influence on the thin silicon solar cells performance.

Słowa kluczowe

PL

fotowoltaika; krzem porowaty; krzem cienkowarstwowy; właściwości optyczne

EN

photovoltaic; porous silicon; thin film silicon; optical properties

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 63, nr 4
• Strony: 71--77
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., wykr.

Twórcy

autor

Cieślak K.

• Politechnika Lubelska, Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska, Wydział Inżynierii Środowiska, ul. Nadbystrzycka 40B 20-618 Lublin

autor

Fave A.

• Université de Lyon, Institut des Nanotechnologies de Lyon INL - UMR5270, CNRS, Ecole Centrale de Lyon, INSA Lyon, Villeurbanne, F-69621, France

autor

Lemiti M.

• Université de Lyon, France

Bibliografia

• [1] Planning and Installing Photovoltaic Systems A guide for installers, architects and engineers, second edition. German Solar Energy Society (2008). Berlin: Routledge, 2008.
• [2] https://www.ise.fraunhofer.de/en/renewable-energy-data/renewable-energy-data#titlea996f24a58e8a95dd6842ca79fd0d698 {dostęp 23.05.2016}.
• [3] Gray J.: The Physics of the Solar Cell. A. In A. Luque and S. Hegedus Handbook of Photovoltaic Sci-ence and Engineering. West Sussex: Wiley 2003.
• [4] Jóźwik I., Kraiem J., Olchowik J. M., Fave A., Szymczuk D., Zdyb A.: Epitaxial Lateral Overgrowth of Si on Patterned Si Substrates by Liquid Phase Epitaxy, Molecular Phys. Rep. 39, 2004, s. 85-89.
• [5] http://pveducation.org/pvcdrom/design/surface-texturing {dostęp 23.05.2016}.
• [6] Ivanov I., Nychyporuk T., Skryshevsky V., Lemiti M.: Thin silicon solar cells with SiОх /SiNx Bragg mirror rear surface reflector. Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics, 12, 2009, s. 406.
• [7] Levy F.: Film Growth and Epitaxy: Methods. Encyclopedia of Condensed Matter Physics, 2005, 210.
• [8] Radhakrishnan H., Martini R., Depauw V., Nieuwenhuysen K., Bearda T., Gordon I., Szlufcik J., Poortmans J.: Kerfless layer-transfer of thin epitaxial silicon foils using novel multiple layer porous silicon stacks with near 100% detachment yield and large minority carrier diffusion lengths, Solar Energy Materials & Solar Cells, 135, 2015, s. 113.
• [9] Windt D. L.: IMD–Software for modeling the optical properties of multilayer films. Comput. Phys. 12, 1998, s. 360.
• [10] Heiss W., Schwarzl W., Roither T., Springholz J., Aigle G., Pascher M., Biermann H., Reimann K.: Epitaxial Bragg mirrors for the mid-infrared and their applications. Progress in Quantum Electronics 25, 2001, s. 193.
• [11] Olchowik J.M., Gułkowski S., Cieślak K., Jóźwik J., Kaminski A., Fave A.: Analisys of internal reflectivity of silicon ELO PV cells obtained by LPE, Photovoltaic Specialists Conerence (PVSC), 2010 35th IEEE, s. 3546 – 3548.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017)