Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The liquid phosphorus source for Si solar cells fabrication

Panek P., Socha R. P., Juel M., Zięba P.

Inżynieria Materiałowa

|

2016

|

Vol. 37, nr 4

172--177

EN

A new liquid source of phosphorus atoms (SPA), dedicated to emitter formation in Si solar cells, was elaborated on the basis of H3PO4. The important properties of this solution, that can be deposited by the spray method, make possible the formation of easily removable phosphosilicate glass (PSG) when the diffusion process is performed. The PSG formed from SPA and from conventional POCl3 source were investigated by X-ray photoelectron spectroscopy. The diffusion depth profiles were determined by a secondary ion mass spectrometry. The presented solution and technology of the n-type diffused layer formation allowed for precise shaping of the phosphorus doping profile. Relatively short diffusion process, which lasted only for 3 minutes, resulted in the sheet resistance between 30÷120 Ω/□, that is appropriate for the solar cells applications. The solar cells with the use of new donor source were produced and characterized by the current-voltage and spectral response techniques. The simple technology of the emitter fabrication from the liquid solution deposited by a spray method is expected to become more cost-competitive in major PV companies than the traditional POCl3 based technique.

PL

Celem pracy było opracowanie i zbadanie właściwości użytkowych roztworu chemicznego będącego źródłem domieszki atomów fosforu (SPA) w procesie wytwarzania emitera ogniwa słonecznego na bazie krzemu krystalicznego typu p. Jako kryterium aplikacyjne przyjęto następujące warunki: niskie koszty roztworu, możliwości jego nanoszenia metodą natrysku, realizacji procesu dyfuzji w piecu taśmowym oraz jednorodności domieszki emitera w zakresie rezystancji warstwowej od 30 do 120 Ω/□.

2

The Influence of the Base Material Parameters on Quantum and Photoconversion Efficiency of the Si Solar Cells

Panek P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 4

1889--1894

EN

The influence of a p-type Si with different resistivity, charge carrier lifetime and emitter dopant impurities concentration on the crystalline silicon solar cells parameters were analyzed and experimentally checked. The findings were determined by quasi-steady-state photoconductance, current-voltage and spectral response methods. The study was accompanied by solar device simulation using a numerical PC1D program. The highest photoconversion efficiency of 15.13 % was obtained for the moncrystalline (Cz-Si) solar cell with a base resistivity of 1.8 Ωcm and an effective charge carrier lifetime of 22.9 μs. The results clearly confirmed the importance concerning the dopant level in a Si base material in relation to open circuit voltage and short circuit current possible to obtain from the solar cell. Reduction of a base material resistivtiy leads to a lower value of an effective charge carrier lifetime and photoconversion efficiency both for Cz-Si and multicrystalline (mc-Si) solar cells. The experimental results and calculation showed, that in the case of a solar cell produced on the basis of crystalline silicon, the most important spectral range for an efficiency of a cell is covering a wavelength range of 587 ÷ 838 nm.

3

Wpływ parametrów warstw i elementów konstrukcyjnych krzemowego ogniwa słonecznego na jego charakterystykę spektralną

Panek P.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2015

|

Vol. 56, nr 8

18-21

PL

W pracy opisano podstawy i znaczenie metody pomiaru zewnętrznej sprawności kwantowej ogniwa słonecznego wytworzonego na bazie krzemu krystalicznego. Doświadczalne wyniki pomiarów wpływu poszczególnych parametrów warstw i elementów konstrukcyjnych ogniwa słonecznego na jego charakterystykę spektralną zanalizowano w porównaniu z danymi teoretycznymi, będącymi rezultatem obliczeń numerycznych.

EN

This paper describes the basics and the importance concerning measurements the external quantum efficiency as the useful method for the silicon solar cell characterization. The experimental results of measurements and the impact of parameters for particular layers and components of the solar cell on its spectral characteristic were analyzed in comparison with theoretical data, which were the result of numerical calculations.

4

Application of Artificial Neural Networks in Modeling of Manufactured Front Metallization Contact Resistance for Silicon Solar Cells

Musztyfaga-Staszuk M., Honysz R.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3A

1673--1678

EN

This paper presents the application of artificial neural networks for prediction contact resistance of front metallization for silicon solar cells. The influence of the obtained front electrode features on electrical properties of solar cells was estimated. The front electrode of photovoltaic cells was deposited using screen printing (SP) method and next to manufactured by two methods: convectional (1. co-fired in an infrared belt furnace) and unconventional (2. Selective Laser Sintering). Resistance of front electrodes solar cells was investigated using Transmission Line Model (TLM). Artificial neural networks were obtained with the use of Statistica Neural Network by Statsoft. Created artificial neural networks makes possible the easy modelling of contact resistance of manufactured front metallization and allows the better selection of production parameters. The following technological recommendations for the screen printing connected with co-firing and selective laser sintering technology such as optimal paste composition, morphology of the silicon substrate, co-firing temperature and the power and scanning speed of the laser beam to manufacture the front electrode of silicon solar cells were experimentally selected in order to obtain uniformly melted structure well adhered to substrate, of a small front electrode substrate joint resistance value. The prediction possibility of contact resistance of manufactured front metallization is valuable for manufacturers and constructors. It allows preserving the customers’ quality requirements and bringing also measurable financial advantages.

PL

Artykuł przedstawia zastosowanie sztucznych sieci neuronowych do predykcji rezystancji przedniej metalizacji w krzemowych ogniwach słonecznych. Oceniono wpływ tak wytworzonej elektrody przedniej na własności elektryczne ogniw fotowoltaicznych. Przednią elektrodę ogniw fotowoltaicznych naniesiono metodą sitodruku SP (ang. Screen Printing) i następnie wytwarzano dwoma metodami: konwencjonalną (1. wypalanie w piecu taśmowym) i niekonwencjonalną (2. selektywne spiekanie laserowe). Do wyznaczenia rezystancji elektrod przednich zastosowano metodę linii transmisyjnych TLM (ang. Transmission Line Model). Sztuczne sieci neuronowe zostały opracowane z wykorzystaniem pakietu Statistica Neural Network firmy Statsoft. Opracowane sztuczne sieci neuronowe umożliwią modelowanie rezystancji wytworzonej przedniej metalizacji i ułatwią lepszy dobór parametrów produkcji. Następujące zalecenia technologiczne sitodruku połączonego z wypalaniem w piecu i selektywnym spiekaniem laserowym takie jak optymalny skład pasty, morfologię podłoża krzemowego, temperaturę wypalania oraz moc i prędkość skanowania wiązki laserowej, do wytworzenia przedniej elektrody krzemowych ogniw słonecznych dobrano eksperymentalnie celem uzyskania celem uzyskania jednolicie stopionej struktury dobrze przylegającej do podłoża, małej wartości rezystancji połączenia elektrody przedniej z podłożem. Możliwość estymacji rezystancji przedniej metalizacji jest wartościowa dla producentów i konstruktorów. Pozwala ona na dotrzymanie wymagań klienta i przynosi wymierne zyski.

5

Wpływ rozkładu widma promieniowania słonecznego na parametry multikrystalicznego ogniwa krzemowego

Rodziewicz T., Zaremba A., Wacławek M.

Proceedings of ECOpole

|

2014

|

Vol. 8, No. 2

571-577

PL

W artykule opisano wyniki uzyskane z opracowanej aplikacji integrującej model rozkładu widma promieniowania słonecznego oraz model krzemowego monokrystalicznego ogniwa fotowoltaicznego. W ramach badań opracowano program - symulator widma promieniowania słonecznego wykorzystujący algorytmy i procedury numeryczne oparte na modelu SMARTS2. Ponadto, przygotowano aplikację pozwalającą na przeprowadzenie modelowania komputerowego zachowania się ogniw i analizę zmienności ich parametrów przy zastosowaniu różnych rozkładów spektralnych oświetlenia oraz różnych parametrów materiałowo-konstrukcyjnych ogniw PV. Z wykorzystaniem niniejszej aplikacji przeprowadzono szereg symulacji. Dokonano analizy zależności parametrów konstrukcyjnych ogniw od widma promieniowania słonecznego oraz porównania ich z wartościami zmierzonymi.

EN

In the paper an effect of solar spectrum on the performance of crystalline silicon solar cell efficiency is demonstrated. In a study, was developed the application - a simulator of the spectrum of solar radiation using algorithms and numerical procedures based on the SMARTS2 model. In addition, was prepared an application that enables the to carry out computer modelling of cells behaviour and analysis of the variability of their parameters using different spectral distributions of solar radiation and various material and structural parameters of PV cells. By using this application, a number of simulations were made. An analysis of design parameters of cells depending on spectrum of solar radiation and comparison those with the measured values were made.

6

Kontakty elektryczne krystalicznych krzemowych ogniw fotowoltaicznych

Drabczyk K.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2014

|

Z. 264

41-49

PL

W niniejszym artykule przedstawiono informacje na temat stosowanych obecnie technik wykonywania metalicznych kontaktów elektrycznych dla krzemowych ogniw fotowoltaicznych. Obecnie istnieje wiele koncepcji wytwarzania ogniw fotowoltaicznych, a tym samym wiele rodzajów kontaktów metalicznych, pozwalających na przepływ prądu z ogniwa do zewnętrznego obwodu elektrycznego, w którym ono pracuje. Najbardziej popularnym i wciąż najczęściej produkowanym rodzajem ogniwa jest ogniwo na bazie krzemu krystalicznego. Dlatego też w artykule położono nacisk na grubowarstwowe technologie wykonywania przednich elektrod metalicznych. Przedstawiono kontakty wykonane techniką sitodruku, będące przedmiotem badań prowadzonych w Laboratorium Fotowoltaicznym IMiM PAN.

EN

This paper presents selected techniques for the front side metallization of crystalline silicon solar cells. In industrial production the most commonly applied type of solar cells is crystalline silicon solar cell. Therefore, in the article main directions of research of thick-film metallization technology like: screen printing techniques, aerosol jetting and laser chemical metal deposition are presented. The presented printing experiments have been carried out on the semi automated pilot line at the Photovoltaic Laboratory of Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences.

7

Wpływ tylnej warstwy typu p+ na parametry ogniwa słonecznego na bazie krzemu typu p na podstawie obliczeń wykonanych programem komputerowym PC-1D

Panek P., Drabczyk K., Socha R. P., Zięba P.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 8

67-69

PL

W pracy przedstawiono wyniki obliczeń dokonanych programem komputerowym PC-1D, dotyczące wpływu dodatkowej warstwy p+ na parametry ogniwa słonecznego na bazie krzemu krystalicznego typu p. Do obliczeń użyto parametrów o typowych wartościach charakteryzujących wytwarzane przemysłowo ogniwa słoneczne. Jak wynika z uzyskanych zależności, zlokalizowana na tylnej stronie ogniwa dodatkowa warstwa typu p+ wpływa przede wszystkim na wzrost jego wartości napięcia obwodu otwartego, co ma szczególne znaczenie dla ogniw o grubości poniżej 250 μm. Dla ogniwa na bazie krzemu typu p o rezystywności 1 Ωcm domieszka tylnego obszaru bazy powinna wynosić 1x1019atom/cm3. Alternatywą dla tej dodatkowej warstwy p+ jest warstwa pasywująca na tylnej stronie ogniwa, redukująca prędkość rekombinacji powierzchniowej poniżej 500 cm/s.

EN

This paper reports the results of computer simulations with the use of PC-1D program that concern an influence of the additional p+ layer on the parameters of a solar cell based on the Si p-type. We intend to base our calculation on the use of parameters relevant for industrial solar cells. According to the obtained results, an additional layer of p+ type, located on the rear side of the cell, specifically effects an increase of the open circuit voltage, which is particularly important for the cells with a thickness lower than 250 microns. In the cell fabricated on the p-type silicon with the resistivity of 1 Ωcm, admixture of the rear area of the base should be on the level of 1x1019 cm -3. An alternative to this additional p+ layer is a rear side passivation coating that reduces surface recombination velocity to less than 500 cm/s.

8

Time efficient texturization of multicrystalline silicon in the HF/HNO3 solutions and its effect on optoelectronic parameters of solar cells

Kulesza G., Panek P., Zięba P.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2014

|

Vol. 14, no. 4

595--601

EN

In this paper the improving photovoltaic conversion efficiency of multicrystalline silicon solar cells obtained by acid texturization is presented. Different solutions from two various composition ranges of HF:HNO3:CH3COOH/H2O system were examined. The influence of the HF/HNO3 content, type of diluents and texturization process time on the basic optoelectronic parameters of multicrystalline solar cells was also studied. This research brings new experimental receipt which allows to obtain the proper surface morphology after the texturization in a very short time of 60 s. The optimal acid volume etching ratio was found to be HF:HNO3:H2O = 7:1:2. For the first time, etching lasting 1 min causes the lowering the reflectivity value below 12% and also improves the conversion efficiency by 22% in relation to the reference sample without acid texture. The inverse HF/HNO3 ratio resulted in two times higher diameter of obtained rounded pits which allowed better coverage of the front metal grid patterning over the flat surface. Moreover, the higher reflectance value was accompanied by relatively high efficiency up to 13.9%.

9

Application of modern technique to set the parameters of the monocrystalline solar cell and its structure

Musztyfaga M., Dobrzański L.A., Rusz S., Prokop L., Misak S.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2013

|

R. 89, nr 11

24-26

EN

The paper shows that co-firing in the furnace of silicon elements of solar cells from monocrystalline silicon including co-firing of the front electrode to its surface using the conveyor-type IR furnace influences the quality improvement by minimization of the resistance of a joint between the electrode and substrate. The influence of therefore obtained front electrode on electrical properties of solar cells was estimated. In order to manufacture the front electrode commercial silver paste was applied. The photovoltaic cell was performed from monocrystalline silicon p type boron doped in a form of wafers of ~230 μm thickness and the area of 100 cm2.

PL

Artykuł pokazuje że dodatkowe nagrzewanie krzemowych elementów baterii fotowoltaicznej w piecu podczerwieni poprawia jakość baterii przez minimalizację rezystancji połączenia między elektrodami i podłożem.

10

Recycling of silicon solar cells

Ostrowski P.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 6

92-93

PL

W odpowiednio długiej perspektywie czasowej, wynoszącej średnio 25 lat, krzemowe moduły PV podobnie jak inne przedmioty użytkowe stają się odpadem. Globalna tendencja zmierzająca do wykorzystania materiałów odpadowych, skłania do zagospodarowania materiałów odpadowych komercyjnych modułów PV. Efektywną metodą gospodarowania odpadami jest odzysk. Dotychczasowa praktyka polegająca na składowaniu zużytych modułów PV na składowiskach odpadów, w odniesieniu do modułów PV, na dłuższą metę nie jest do zaakceptowania.

11

Concept of epitaxial silicon structures for edge illuminated solar cells

Sarnecki J., Gawlik G., Teodorczyk M., Jeremiasz O., Kozłowski R., Lipiński D., Krzyżak K., Brzozowski A.

Opto-Electronics Review

|

2011

|

Vol. 19, No. 4

486-490

EN

A new concept of edge illuminated solar cells (EISC) based on silicon epitaxial technique has been proposed. In this kind of photovoltaic (PV) devices, sun-light illuminates directly a p-n junction through the edge of the structure which is perpendicular to junction surface. The main motivation of the presented work is preparation of a working model of an edge-illuminated silicon epitaxial solar cell sufficient to cooperation with a luminescent solar concentrator (LSC) consisted of a polymer foil doped with a luminescent material. The technological processes affecting the cell I–V characteristic and PV parameters are considered.

12

Effect of the front electrode metallisation process on electrical parameters of a silicon solar cell

Dobrzański L.A., Musztyfaga M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2011

|

Vol. 48, nr 2

115--144

EN

Purpose: This paper shows that the laser micro-treatment of the silicon elements of solar cells with the different morphology of monocrystalline silicon, including the selective laser sintering of the front electrode to its surface using the CO2 laser, improves the quality by minimising the resistance of a joint between the electrode and the substrate. The influence of the properties achieved for the front electrode on the electrical properties of solar cells was assessed. A front electrode of photovoltaic cells deposited by the traditional screen printing method and by co-firing in the infrared conveyor furnace was prepared for comparative purposes. Design/methodology/approach: The topography of front contacts subjected to selective laser sintering and co-firing in the infrared conveyor furnace was investigated using the scanning electron microscope with the energy dispersive X-ray (EDS) spectrometer for a microchemical analysis and with the confocal laser scanning microscope. Both, the surface topography and cross section of the front contacts was examined with the SEM microscope. The phase composition analyses of the selected front contacts were carried out using the XRD method. The front contacts were formed on the surface with the different morphologies of solar cells: textured ones with a coated antireflection layer, textured ones without a coated antireflection layer, non-textured ones with a coated antireflection layer and non-textured ones without a coated antireflection layer. An average size of pyramids was measured using the atomic force microscope (AFM). The resistance of the front electrodes was investigated using the Transmission Line Model (TLM). Findings: The following technological recommendations for the laser micro-treatment technology such as optimal paste composition, the power and scanning speed of the laser beam, the morphology of the silicon substrate to produce the front electrode of silicon solar cells, were selected experimentally in order to produce a uniformly melted structure, well adhering to the substrate, with the low resistance of the front electrode-to-substrate joint zone. Research limitations/implications: The contact resistance of front metallisation established depends on the paste composition, morphology of the silicon substrate as well as the co-firing and laser micro-treatment conditions. Originality/value: This paper investigates the front contact production using different silver paste compositions on silicon solar cells in order to decrease contact resistance and increase efficiency in this way.

13

Sposób zagospodarowania uszkodzonych mechanicznie krzemowych ogniw fotowoltaicznych

Grzesiak W., Bieńkowski A., Klugman-Radziemska E., Pisarkiewicz T.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 4

42-44

PL

W procesie produkcji modułów fotowoltaicznych niejednokrotnie dochodzi do uszkodzenia mechanicznego pojedynczych ogniw. Po odpowiedniej obróbce mogą one jednak stanowić pełnowartościowy materiał i mogą być wykorzystane jako elementy składowe modułów. W artykule zaproponowano technologię zagospodarowania uszkodzonych mechanicznie ogniw, polegającą na odcięciu przy pomocy lasera części ogniwa tak, aby uzyskać ogniwo o mniejszych wymiarach, ale regularnych kształtach. Do badań wykorzystano produkowane seryjnie ogniwa z krystalicznego krzemu. Poprzez pomiar charakterystyk prądowo-napięciowych określono ich początkowe parametry elektryczne, a następnie - poprzez odłamanie ich części - zasymulowano uszkodzenie mechaniczne. Tak przygotowane ogniwa zostały następnie przycięte z użyciem lasera w celu uzyskania regularnego kształtu, pozwalającego na dobre upakowanie ogniw w module. Zastosowano wiele różnych sposobów cięcia, różniących się zarówno mocą wiązki laserowej, jak również stroną ogniwa, do której doprowadzano tę wiązkę.

EN

In the PV module manufacturing process often single solar cells get damaged mechanically. Nevertheless such a damaged cell is still a full value material and can be used as a component for a PV module. Technology for utilizing damaged cells was developed, it uses laser for cutting cells into smaller, regular shaped pieces. Mass production, crystalline silicon cells were used for experiments. Their original electrical parameters were determined by measuring current-voltage characteristics, and then mechanical damage was simulated by breaking of a piece of the cell. Broken cells were then cut by laser to ensure regular shape that allows proper packaging in a module. Various ways of cutting were used: different laser beam power was applied to both sides of the cell. Additional measurements of I-V characteristics allowed to determine if the procedures had an effect on the cell efficiency.

14

Badanie właściwości cienkich warstw pasywujących z SiO₂ w strukturze ogniwa fotowoltaicznego

Wróbel E., Waczyńska N., Filipowski W., Drabczyk K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 4

55-57

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad wykorzystaniem techniki wytwarzania cienkich warstw ditlenku krzemu pełniących rolę warstwy pasywującej w strukturze krzemowego ogniwa słonecznego. Podano parametry warstw szkliwa krzemionkowego (SiO₂) wytworzonych przy wykorzystaniu techniki rozwirowania (spin-on) specjalnych roztworów na bazie tetraetoksysilanu, wykorzystywanych jako warstwy pasywujące w strukturze ogniwa słonecznego.

EN

In this paper we present the results of using a preparation method of SiO ₂ thin films which are a passivates layer in a solar cell structure. The parameters of silica glaze (SiO₂) prepared by using spin-on technique, which use special passivates solutions made on tetraethyl orthosilicate base, were shown.

15

Influence of external conditions on parameters of silicon solar cells

Swatowska B., Stapiński T.

Materiały Elektroniczne

|

2010

|

T. 38, nr 1

13-16

PL

Praca skupia się na badaniu wpływu zmian temperatury zewnętrznej oraz stopnia zacienienia powierzchni ogniw słonecznych na ich parametry elektryczne. Charakterystyki prądowo-napięciowe I-V ogniw słonecznych na bazie krzemu multikrystalicznego były wyznaczone przy oświetleniu AM 1.5 za pomocą urządzenia sterowanego komputerowo I-V Curve Tracer For Solar Cells Qualification. Poprzez zastosowanie elektrycznego modelu dwudiodowego, pomiary charakterystyk I-V ogniw pozwoliły określić sprawność ogniw oraz ich prąd zwarcia i napięcie obwodu otwartego. Pomiary temperaturowe przeprowadzono w zakresie od 5 do 55 °C, przy stałym i równomiernym oświetleniu całej powierzchni ogniw. Zmienny stopień zacienienia powierzchni ogniw miał bardzo istotny wpływ na ich parametry elektryczne. Obniżenie sprawności ogniw słonecznych wraz z temperaturą oraz stopniem zacienienia jest czynnikiem bardzo istotnym przy optymalizacji warunków pracy systemów fotowoltaicznych.

EN

The purpose of the work is the investigation of influence of rapid change of temperature and the shadowing of light on silicon solar cells operation. Current-voltage characteristics for multicrystalline silicon solar cells were measured by the use of computer controlled global spectrum sun simulator under an AM 1.5. The measurements of I-V characteristics allow the determination of basic electrical parameters and efficiency using the double exponential relationship from two-diode solar cells model. Temperature measurements were carried out in the temperature range from 5 to 55 °C under constant irradiance. Under changeable area of illumination of solar cells was also observed the variation of their parameters. The rate of decrease of solar cells efficiency with temperature and shadowing area are important to estimate optimal working conditions of PV systems.

16

Modelowanie tylnego lustra Al/Ag/ZnO/Si w cienkowarstwowym krzemowym ogniwie słonecznym

Kołodziej A., Czternastek H., Baranowski W., Sokołowski M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 5

95-98

PL

W pracy tej badana jest rola tylnego lustra jako odbijającej elektrody w wytwarzanych przez autorów ogniwach typu tandem na szkle i na folii. Przeprowadzono analizę pomiarów UV VIS IR, AFM, QE zarówno pojedynczych warstw, jak i różnych elementów ogniwa i na tej podstawie dokonano symulacji wielowarstwowej struktury tylnego lustra. Końcowe rezultaty wykorzystujące proponowane optymalne parametry zastosowano w technologii, a wyniki przedstawiono w formie porównania dwóch krzywych wydajności kwantowej dla ogniwa foliowego typu tandem.

EN

The study of the reflection from the back electrode in the form of multilayer mirror for tandem solar cells on glass and on a foil in the paper were carried out. The analyses have been conducted on the base UV VIS IR, AFM, QE measurements for single and multilayer structures. These allow for simulations of the structures. Finally QE results for tandem solar cell with classic electrode and the new one are compared.

17

Analysis of quantum efficiency of thin film solar cell based on formulated additive model

Nalepka K., Nalepka P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 1

225-232

EN

The aim of the paper is to formulate an additive model enabling more effective optimization of silicon solar cells. According to the model, a flux of carriers flowing through the one dimensional, simple p-n junction is divided into components connected with processes occurring in the cell i.e. generation, front surface recombination, back surface recombination, respectively. Each of the component fluxes is defined by an appropriate quantum efficiency subsequently subjected an analysis. The introduced component quantum efficiencies become new optimization criteria. The separate consideration of the processes makes easier to formulate design criteria for solar cells. The obtained results open the possibility to study solar cells, in which the light trapping methods are applied, e.g. texturization.

PL

Celem pracy jest sformułowanie addytywnego modelu umożliwiającego efektywniejszą optymalizację foto - ogniw krzemowych. Zgodnie z modelem strumień nosników przepływajacy przez jednowymiarowe, proste złącze p-n podzielono na składniki związane z procesami zachodzacymi w foto - ogniwie, czyli odpowiednio z: generacją, rekombinacją na powierzchni przedniej, rekombinacją na powierzchni tylnej. Każdy strumień składowy został zdefiniowany przez odpowiednią kwantową sprawność poddaną następnie analizie. Wprowadzone składowe kwantowe sprawności stają się nowymi kryteriami optymalizacyjnymi, których suma stanowi kwantową sprawność foto – ogniwa. Odrębne rozpatrywanie każdego z procesów w znacznym stopniu upraszcza formułowanie kryteriów projektowych. Otrzymane wyniki otwierają możliwosc studiowania foto - ogniw, w których zastosowano metody pułapkowania swiatła np. teksturyzację.

18

Influence of material properties on parameters of silicon solar cells

Swatowska B., Stapiński T., Całko G.

Materiały Elektroniczne

|

2008

|

T. 36, nr 4

114-123

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.

19

Defect passivation of multicrystalline silicon solar cells by silicon nitride coatings

Lipiński M., Panek P., Kluska S., Zięba P., Szyszka A., Paszkiewicz B.

Materials Science Poland

|

2006

|

Vol. 24, No. 4

1003--1007

EN

The influence of the hydrogenated silicon nitride coatings (SiN x:H) formed by the plasma enhanced chemical vapour deposition on the electrical activity of interfaces of the grains of mc-Si solar cell was examined. Passivation effects were evaluated by the measurements of light-beam-induced current scan maps. It was found that the SiNx:H layer obtained under optimized conditions significantly improves local photocurrent at the grain boundaries. The electrical parameters of mc-Si solar cells with and without the SiNx:H layers were compared.

20

Porous surface silicon layers in silicon solar cells

Panek P., Dutkiewicz J., Levy-Clement C., Lipiński M., Bielańska E., Wodnicka K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 2

417-421

EN

The porous silicon (PSi) layers have been studied in the aspect of their application in the multicrystalline silicon (mc-Si) solar cells. The macroporous layers were prepared by double-step chemical etching prior to the donor diffusion. They have been investigated using scanning (SEM) and transmission (TEM) electron microscopy to reveal the morphology of PSi layers. The techniques of spectral response and current-voltage characteristics have been used to determine the opto-electrical parameters of the solar cells. The porosity was measured by the mercury porosimetry and nitrogen sorption method. The porous layers reported here have had a sponge-like homogeneous structure over the whole 25 cm2 surface of each sample and the decreased effective reflectance (Reff) below 10%. As a final result the mc-Si solar cells with PSi layer were obtained with the conversion effciency (Eff) over 13%.

PL

W pracy przedstawiono metodę uzyskania redukcji odbicia fektywnego ( Eeff) poniżej 10% od powierzchni krzemu multikrystalicznego ( mc-Si ) dla promieniowania w zakresie 400÷1100 nm długości fali. Metoda polega na chemicznym trawieniu powierzchni mc-Si w roztworach na bazie HNO3:HF i wytworzeniu powierzchniowej tekstury geometrycznej w formie porów o średnicy od 30÷800 nm i porownywalnej głębokości. Krzem multikrystaliczny z warstwami krzemu porowatego wykorzystano do wytworzenia ogniw słonecznych. W zależnosci od wielkości porów otrzymano ogniwa o sprawności konwersji fotowoltaicznej od 9.8% do 13.0%.