Influence of material properties on parameters of silicon solar cells

• Autorzy: Swatowska B. , Stapiński T. , Całko G.

Warianty tytułu

PL

Wpływ właściwości materiałowych na parametry eksploatacyjne krzemowych ogniw słonecznych

• Konferencja: International Conference of IMAPS - CPMP IEEE (32 ; 2008 ; Pułtusk, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Multicrystalline and monocrystalline silicon solar cells are the most popular for commercial applications. Numerous material parameters could affect solar cell performance. The application of antireflective coatings of amorphous silicon based alloys can increase device efficiency. Such coatings due to tunable energy gap and refractive index and non-expensive fabrication method - Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition at 13.56 MHz are good candidates for large scale application. The authors presented the influence of material properties of bulk cell on solar cell efficiency by the use of computer PC-ID simulation program, which solves the fully coupled nonlinear equations for the quasi-one-dimensional transport of electrons and holes in crystalline devices, with emphasis on photovoltaic devices. The temperature, series and shunt resistance, recombination velocity and wafer thickness have the influence on current--voltage photo-characteristics of solar cells and their efficiency. Also the influence of thickness, reflective coefficient and refractive index of antireflective coatings on solar cells performance was examined. The optimal parameters of efficient solar cell were determined.

PL

Światowa produkcja ogniw słonecznych opiera się przede wszystkim na krzemie mono- i multikrystalicznym. Właściwości materiałowe istotnie wpływają na jakość, a przede wszystkim na ich parametry użytkowe. Wydatny wzrost sprawności ogniw można uzyskać poprzez zastosowanie warstw ARC. Tego typu powłoki, z możliwością optymalizacji współczynnika załamania oraz przerwy optycznej, można otrzymywać metodami Chemicznego Osadzania z Fazy Gazowej (RFCVD - Radio Frequency Chemical Vapour Depositiori). Autorzy zbadali wpływ właściwości materiałowych na sprawność ogniw korzystając z metody numerycznej - program PC-1D. Program umożliwia wyznaczenie końcowych parametrów ogniw z uwzględnieniem zarówno stałych materiałowych podłoża, jak i elementów modyfikujących to ogniwo. Na kształt charakterystyki prądowo-napięciowej I-V (model dwudiodowy) i sprawność ogniwa mają wpływ: temperatura, rezystancja szeregowa i zwierająca, szybkość rekombinacji oraz grubość podłoża. W przypadku warstw antyrefleksyjnych, decydujące są: grubość, współczynnik załamania oraz współczynnik odbicia. Program symulacyjny pozwolił określić optymalne parametry wydajnych ogniw słonecznych na bazie krzemu, z uwzględnieniem bardzo istotnego wpływu warstw ARC.

Słowa kluczowe

EN

silicon solar cell; ARC

PL

ogniwo słoneczne; ARC

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych
• Czasopismo: Materiały Elektroniczne
• Rocznik: 2008
• Tom: T. 36, nr 4
• Strony: 114--123
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., wykr.

Twórcy

autor

Swatowska B.

autor

Stapiński T.

autor

Całko G.

• Department of Electronics, AGH University of Science and Technology, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland,

Bibliografia

• [1] Clugston D.A., Basore P.A.: PC-ID version 5: 32-bit solar cell modeling on personal computers, Photovoltaic Specialists Conference, Anaheim, USA, Conference Record of the Twenty-Sixth IEEE 29 Sept-3 Oct. 1997, 207-210
• [2] Science Citation Index, 1996-1997
• [3] School of Photovoltaic and Renewable Energy Engineering at The University of New South Wales: [http://www.pv.unsw.edu.au/links/products/pcld.asp]
• [4] Clugston D.A., Basore P.A.: Modeling free-carrier absorption in solar cells, Progress in Photovoltaics, 5, (1997), 229-236
• [5] Swatowska B., Stapiński T: Influence of properties of amorphous a-Si:C:H coatings on parameters of silicon solar cells - theoretical simulation, Proc. of XXX Intern. Conf. of IMAPS - Poland Chapter, Kraków, 24-27.09.2006, 463-466
• [6] Wójcik P., Pisarkiewicz T, Stapiński T: Photoconductivity decay in thin film solar cell structures, Proc. of European Microelectronics Packaging & Interconnection Symposium, IMAPS Europe, Kraków, 16-18.06.2002, 350-352
• [7] Appelbaum J., Chairt A., Thompson D.: Parameter estimation and screening of solar cells, Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 1, (1993) 93
• [8] Stapiński T, Swatowska B., Kluska S., Walasek E.: Optical and structural properties of amorphous silicon-carbon films for optoelectronic applications, Appl. Surf. Sci., 228, (2004), 367-374
• [9] Swatowska B., Stapiński T: Amorphous hydrogenated silicon-nitride films for applications in solar cells, Vacuum, 82, (2008), 942-946
• [10] Swatowska B., Czternastek H., Lipiński M., Stapiński T, Zakrzewska K.: Antireflective coatings of a-Si:C:H on silicon, Proc. of XXVIII Intern. Conf. of IMAPS - Poland Chapter, Wrocław, 26-29.09.2004, 385-388
• [11] Mason N.B., Bruton T.M., Gledhill S., Heasman K.C., Hartley O., Morilla C., Roberts S.: The selection and performance of monocrystalline silicon substrates for commercially viable 20% efficient lid-free solar cells, 19th European PV Solar Energy Conference, Paris, France, June 2004, 620
• [12] Pisarkiewicz T: Photodecay method in investigation of materials and photovoltaic structures, Opto-Electronics Review, 12, (2004), 33-40
• [13] Rose B.H., Weaver H.T.: Determination of effective surface recombination velocity and minority carrier lifetime in high efficiency Si solar cells, J. Appl. Phys., 54, (1983), 238-247
• [14] Jain S.C., Ray U.C.: Photovoltage decay in p-n junction solar cells including the effects of recombination in the emitter, J. Appl. Phys., 54, (1983), 2079-2085