Кристаллический кремний - Crystalline silicon

Кристаллический кремний солнечные батареи сделаны либо из поли-Si (слева) или моно-Si (верно)

Кристаллический кремний (c-Si) это кристаллический формы кремний, либо поликристаллический кремний (поли-Si, состоящий из мелких кристаллов), или монокристаллический кремний (моно-Si, a сплошной кристалл ). Кристаллический кремний - преобладающий полупроводниковый материал используется в фотоэлектрический технология производства солнечные батареи. Эти клетки собраны в солнечные панели как часть фотоэлектрическая система чтобы генерировать солнечная энергия от солнечного света.

В электронике кристаллический кремний обычно представляет собой монокристаллическую форму кремния и используется для производства микрочипы. Этот кремний содержит гораздо более низкие уровни примесей, чем те, которые требуются для солнечных элементов. Производство кремния полупроводникового качества включает химическая очистка для производства сверхчистого поликремния с последующим перекристаллизация процесс выращивания монокристаллического кремния. Цилиндрический буль затем разрезаются на вафли для дальнейшей обработки.

Солнечные элементы из кристаллического кремния часто называют общепринятый, традиционный, или же первое поколение солнечные элементы, поскольку они были разработаны в 1950-х годах и оставались наиболее распространенным типом до настоящего времени.[1][2] Потому что их выпускают от 160–190 г.мкм толстый солнечные пластины - ломтики массовых кремний солнечного качества - их иногда называют вафельный солнечные батареи.

Солнечные элементы из c-Si однопереходные ячейки и, как правило, более эффективны, чем их конкурирующие технологии, которые являются вторым поколением тонкопленочные солнечные элементы, самое важное существо CdTe, CIGS, и аморфный кремний (как и я). Аморфный кремний - это аллотропный вариант кремния, и аморфный означает «без формы» для описания его некристаллической формы.[3]:29

Обзор

Доля мирового рынка с точки зрения годового производства фотоэлектрических технологий с 1990 г.

Классификация

Аллотропные формы кремния варьируются от монокристаллической структуры до полностью неупорядоченной аморфной структуры с несколькими промежуточными разновидностями. Кроме того, каждая из этих различных форм может иметь несколько названий и даже больше сокращений и часто вызывает путаницу у неспециалистов, особенно потому, что некоторые материалы и их применение в фотоэлектрической технологии имеют второстепенное значение, в то время как другие материалы имеют исключительно важное значение.

Фотоэлектрическая промышленность

Тем не менее, фотоэлектрическая промышленность делит их на две отдельные категории:

Поколения

Альтернативно, различные типы солнечных элементов и / или их полупроводниковых материалов можно классифицировать по поколениям:

  • Солнечные элементы первого поколения изготовлены из кристаллического кремния, также называемого обычными традиционными солнечными элементами на основе пластин, и включают монокристаллические (моно-Si) и поликристаллические (мульти-Si) полупроводниковые материалы.
  • Солнечные элементы или панели второго поколения основаны на тонкопленочной технологии и имеют коммерческое значение. К ним относятся CdTe, CIGS и аморфный кремний.
  • Солнечные батареи третьего поколения часто обозначаются как новые технологии с незначительным или нулевым рыночным значением и включают широкий спектр веществ, в основном органических, часто с использованием металлоорганических соединений.

Возможно, многопереходные фотоэлектрические элементы не могут быть отнесены ни к одному из этих поколений. Типичный полупроводник с тройным переходом состоит из InGaP /(In) GaAs /Ge.[4][5]

Сравнение технических характеристик

КатегорииТехнологииη (%)VOC (V)яSC (А)Вт / м2т (мкм )
Тонкопленочные солнечные элементы
как и я11.16.30.0089331
CdTe16.50.860.029–5
CIGS20.5–––

Рыночная доля

Глобальный Рынок фотоэлектрических систем по технологиям в 2013 году.[3]:18,19

  Мульти-Си (54.9%)
  Моно-Си (36.0%)
  CdTe (5.1%)
  как и я (2.0%)
  CIGS (2.0%)

В 2013 году традиционная технология кристаллического кремния доминировала в мировом производстве фотоэлектрических элементов, при этом мульти-кремний лидировал на рынке, опережая моно-кремний, составляя 54 и 36 процентов соответственно. В течение последних десяти лет доля мирового рынка тонкопленочных технологий оставалась ниже 18 процентов и в настоящее время составляет 9 процентов. На рынке тонких пленок CdTe лидирует с годовым объемом производства 2ГВтп или 5 процентов, за которыми следуют a-Si и CIGS, оба примерно по 2 процента.[3]:4,18Развернутые PV за все время емкость 139 гигаватт (совокупно по состоянию на 2013 год ) разделяется на кристаллический кремний мощностью 121 ГВт (87%) и тонкопленочную технологию 18 ГВт (13%).[3]:41

Эффективность

В эффективность преобразования фотоэлектрических устройств описывает соотношение энергии исходящей электроэнергии по сравнению с входящим излучаемым светом. Отдельные солнечные элементы обычно имеют лучшую или более высокую эффективность, чем целый солнечный модуль. Кроме того, эффективность лабораторий всегда значительно превосходит коммерчески доступные продукты на рынке.

Лабораторные клетки

В 2013 году рекордная эффективность лабораторных ячеек была самой высокой для кристаллического кремния. Однако за мультикремнием следуют солнечные элементы из теллурида кадмия и селенида галлия, индия и меди.

  1. 25,6% - элемент моно-Si
  2. 20,4% - элемент мульти-Si
  3. 21,7% - ячейка CIGS
  4. 21,5% - ячейка CdTe

Все это однопереходные солнечные элементы. Для высококонцентрированных многопереходных ячеек рекорд по состоянию на 2014 год составил 44,7%.[3]:6

Модули

Средний коммерческий модуль на основе кристаллического кремния повысил свою эффективность с 12 до 16 процентов за последние десять лет. За тот же период CdTe-модули повысили свою эффективность с 9 до 16 процентов. Модули, показавшие наилучшие результаты в лабораторных условиях в 2014 году, были сделаны из монокристаллического кремния. Они были на 7 процентных пунктов выше эффективности серийно выпускаемых модулей (23% против 16%). что указывает на то, что у традиционной кремниевой технологии есть потенциал для улучшения и, следовательно, сохранения лидирующих позиций.[3]:6

Наилучшая эффективность лабораторных модулей для многопереходных модулей с концентраторами в 2014 году составила 36,7%.[3]:6

Срок окупаемости энергии

Кристаллический кремний находится на Земле
0.86
0.86
0.86
0.86
1.28
1.28
1.15
1.15
0.97
0.97
0.48
0.48
0.61
0.61
0.40
0.40
0.89
0.89
0.69
0.69
Срок окупаемости энергии Крышные фотоэлектрические системы с монокристаллическими панелями производства ЕС в годах по местоположению (данные за 2019 год).[6]

Время окупаемости энергии (EPBT) описывает промежуток времени Фотоэлектрическая система должен работать, чтобы генерировать такое же количество энергии, которое было использовано для его изготовления и установки. Эта амортизация энергии, выраженная в годах, также называется точка безубыточности энергия время окупаемости.[7] EPBT в значительной степени зависит от места установки фотоэлектрической системы (например, количества доступного солнечного света) и от эффективности системы, а именно от типа фотоэлектрической технологии и компонентов системы.

В анализ жизненного цикла (LCA) с 1990-х годов, срок окупаемости энергии часто упоминался как 10 лет.[8] Хотя в начале 2000-х период времени сократился до менее 3 лет,[9] Миф о том, что «солнечные фотоэлектрические системы не окупают энергию, использованную для их создания», по-видимому, сохраняется до наших дней.[10]

EPBT тесно связан с концепциями чистый прирост энергии (NEG) и энергия возвращается на вложенную энергию (EROI). Они оба используются в экономика энергетики и относятся к разнице между энергией, затраченной на сбор источника энергии, и количеством энергии, полученной от этого урожая. NEG и EROI также принимают во внимание срок службы фотоэлектрической системы, и обычно предполагается, что эффективный срок службы составляет от 25 до 30 лет, так как многие производители теперь предоставляют 25-летнюю гарантию на свои продукты. На основе этих показателей Срок окупаемости энергии можно получить расчетным путем.[11][12]

Улучшения EPBT

EPBT всегда был дольше для фотоэлектрических систем, использующих кристаллический кремний, чем для тонкопленочной технологии. Это связано с тем, что кремний произведено за счет сокращения полноценного кварцевый песок в электрические печи. Этот карбо-термический плавка Процесс происходит при высоких температурах, превышающих 1000 ° C, и является очень энергоемким, потребляя около 11 киловатт-часов (кВт · ч) на произведенный килограмм кремния.[13] Однако время окупаемости энергии за последние годы значительно сократилось, поскольку элементы из кристаллического кремния становились все более эффективными в преобразовании солнечного света, а толщина материала пластины постоянно уменьшалась, и поэтому для ее производства требовалось меньше кремния. За последние десять лет количество кремния, используемого для солнечных элементов, уменьшилось с 16 до 6 граммов на ватт-пик. За тот же период толщина пластины c-Si была уменьшена с 300 мкм, или микроны, примерно до 160–190 мкм. Пластины кристаллического кремния в настоящее время имеют толщину всего на 40 процентов от толщины, которая была в 1990 году, когда они составляли около 400 мкм.[3]:29 В техника пиления разрезание слитков кристаллического кремния на пластины также улучшилось за счет уменьшения пропил потери и упрощение переработки кремниевых опилок.[14][15]

Ключевые параметры эффективности использования материалов и энергии
ПараметрМоно-СиCdTe
Эффективность ячейки16.5%15.6%
Уменьшение эффективности ячейки до модуля8.5%13.9%
Эффективность модуля15.1%13.4%
Толщина пластины / толщина слоя190 мкм4,0 мкм
Потеря пропила190 мкм–
Серебро на ячейку9,6 г / м2–
Толщина стекла4.0 мм3,5 мм
Срок службы30 лет30 лет
Источник: МЭА-ПВПС, Оценка жизненного цикла, март 2015 г.[16]

Токсичность

За исключением аморфный кремний, большинство коммерчески установленных фотоэлектрических технологий используют токсичные тяжелые металлы. CIGS часто использует CdS буферный слой, и полупроводниковый материал CdTe -технология содержит токсичные кадмий (CD). В случае модулей из кристаллического кремния припаять материал, соединяющий медные нити ячеек, он содержит около 36 процентов вести (Pb). Кроме того, паста, используемая для трафаретной печати передних и задних контактов, содержит следы Pb, а иногда и Cd. По оценкам, около 1000 метрических тонн Pb было использовано для 100 гигаватт солнечных модулей c-Si. Однако принципиальной потребности в свинце в припое нет.[17]

Клеточные технологии

Солнечная батарея PERC

Солнечные элементы с пассивным эмиттерным задним контактом (PERC) [18] состоят из добавления дополнительного слоя к задней стороне солнечного элемента. Этот пассивный диэлектрический слой отражает непоглощенный свет обратно в солнечный элемент для второй попытки поглощения, увеличивая эффективность солнечного элемента.[19]

PERC создается посредством дополнительного процесса осаждения пленки и травления. Травление может производиться как химической, так и лазерной обработкой.

HIT солнечный элемент

Схема HIT-ячейки

Солнечный элемент HIT состоит из моно-тонкой кристаллической кремниевой пластины, окруженной ультратонкой аморфный кремний слои.[20] Акроним HIT означает "гетеропереход с внутренним тонким слоем ». Ячейки HIT производятся японской транснациональной корпорацией электроники. Panasonic (смотрите также Sanyo § Солнечные батареи и растения ).[21] Panasonic и несколько других групп сообщили о нескольких преимуществах дизайна HIT над его традиционным аналогом c-Si:

1. Собственный слой a-Si может действовать как эффективный поверхностный пассивирующий слой для c-Siwafer.

2. Легированный p + / n + a-Si действует как эффективный эмиттер / BSF для ячейки.

3. Слои a-Si осаждаются при гораздо более низкой температуре по сравнению с температурами обработки для традиционной технологии диффузного c-Si.

4. Ячейка HIT имеет более низкий температурный коэффициент по сравнению с ячейкой c-Si.

Благодаря всем этим преимуществам, этот новый солнечный элемент с гетеропереходом считается многообещающей недорогой альтернативой традиционным солнечным элементам на основе c-Si.

Изготовление HIT-клеток

Детали производственной последовательности варьируются от группы к группе. Как правило, в качестве поглощающего слоя ячеек HIT используется пластина c-Si хорошего качества, выращенная CZ / FZ (со временем жизни ~ 1 мс). Использование щелочных травителей, таких как NaOH или (CH3)4NOH поверхность (100) пластины текстурирована с образованием пирамид высотой 5-10 мкм. Далее пластина очищается с помощью растворов перекиси водорода и HF. За этим следует нанесение внутреннего пассивирующего слоя a-Si, обычно посредством PECVD или химического осаждения из паровой проволоки.[22][23] Газ силан (SiH4), разбавленный H2 используется в качестве прекурсора. Температура и давление осаждения поддерживают на уровне 200о C и 0,1-1 торр. Точный контроль на этом этапе необходим, чтобы избежать образования дефектного эпитаксиального Si.[24] Циклы осаждения и отжига и H2 Показано, что плазменная обработка обеспечивает отличную пассивацию поверхности.[25][26] Газ диборан или триметилбор, смешанный с SiH4 используется для нанесения слоя a-Si p-типа, в то время как газообразный фосфин, смешанный с SiH4 используется для нанесения слоя a-Si n-типа. Показано, что прямое нанесение легированных слоев a-Si на пластину c-Si имеет очень плохие пассивирующие свойства.[27] Скорее всего, это связано с генерацией дефектов в слоях a-Si, вызванной добавками.[28] Напыленный оксид индия и олова (ITO) обычно используется в качестве прозрачного проводящего оксидного слоя (TCO) поверх переднего и заднего слоя a-Si в двусторонней конструкции, поскольку a-Si имеет высокое поперечное сопротивление. Обычно он наносится на тыльную сторону, а также на полностью металлизированную ячейку, чтобы избежать диффузии тыльного металла, а также для согласования импеданса для отраженного света.[29] Серебряно-алюминиевая сетка толщиной 50-100 мкм наносится посредством трафаретной печати для переднего и заднего контактов для двустороннего дизайна. Подробное описание процесса изготовления можно найти в.[30]

Оптико-электрическое моделирование и характеристика HIT-клеток

В литературе обсуждается несколько исследований по интерпретации узких мест транспорта носителей в этих клетках. Традиционные светлые и темные I-V широко изучены. [31][32][33] и имеют несколько нетривиальных особенностей, которые нельзя объяснить с помощью традиционная теория диодов солнечных элементов.[34] Это связано с наличием гетероперехода между собственным слоем a-Si и пластиной c-Si, что вносит дополнительные сложности в протекание тока.[31][35] Кроме того, были предприняты значительные усилия для характеристики этого солнечного элемента с помощью C-V,[36][37] импедансная спектроскопия,[36][38][39] поверхностное фото-напряжение,[40] солнце-вок[41][42] для получения дополнительной информации.

Кроме того, ряд улучшений конструкции, таких как использование новых эмиттеров,[43] двусторонняя конфигурация, конфигурация встречно-штыревых обратных контактов (IBC)[44] двусторонне-тандемная конфигурация[45] активно ведутся.

Моно-кремний

Схема аллотропный формы кремний
Основная статья: Монокристаллический кремний

Монокристаллический кремний (моно c-Si) представляет собой форму, в которой кристаллическая структура однородна по всему материалу; ориентация, параметр решетки и электронные свойства постоянны во всем материале.[46] Атомы примеси, такие как фосфор и бор, часто включаются в пленку для создания кремния n-типа или p-типа соответственно. Монокристаллический кремний изготавливается в виде кремниевых пластин, обычно методом роста Чохральского, и может быть довольно дорогим в зависимости от радиального размера желаемой монокристаллической пластины (около 200 долларов за пластину Si 300 мм).[46] Этот монокристаллический материал, хотя и полезен, является одной из основных статей расходов, связанных с производством фотоэлектрических элементов, где примерно 40% конечной цены продукта приходится на стоимость исходной кремниевой пластины, используемой при изготовлении элементов.[47]

Поликристаллический кремний

Поликристаллический кремний состоит из множества более мелких кремниевых зерен различной кристаллографической ориентации, обычно размером> 1 мм. Этот материал можно легко синтезировать, позволяя жидкому кремнию охладиться с использованием затравочного кристалла желаемой кристаллической структуры. Кроме того, существуют другие методы формирования поликристаллического кремния с более мелкими зернами (поли-Si), такие как высокотемпературное химическое осаждение из паровой фазы (CVD).

Не классифицируется как кристаллический кремний

Эти аллотропные формы кремния не классифицируются как кристаллический кремний. Они принадлежат к группе тонкопленочные солнечные элементы.

Аморфный кремний

Аморфный кремний (a-Si) не имеет дальнего периодического порядка. Применение аморфного кремния в фотовольтаике в качестве автономного материала несколько ограничено его низкими электронными свойствами.[48] Однако в сочетании с микрокристаллическим кремнием в тандемных и тройных солнечных элементах может быть достигнута более высокая эффективность, чем при использовании однопереходных солнечных элементов.[49] Эта тандемная сборка солнечных элементов позволяет получить тонкопленочный материал с шириной запрещенной зоны около 1,12 эВ (такой же, как у монокристаллического кремния) по сравнению с шириной запрещенной зоны аморфного кремния 1,7-1,8 эВ. В этом случае тандемные солнечные элементы являются привлекательными, поскольку они могут быть изготовлены с запрещенной зоной, аналогичной монокристаллическому кремнию, но с легкостью аморфного кремния.

Нанокристаллический кремний

Нанокристаллический кремний (nc-Si), иногда также известный как микрокристаллический кремний (μc-Si), представляет собой форму пористый кремний.[50] Это аллотропный форма кремний с паракристаллический структура - похожа на аморфный кремний (a-Si), поскольку он имеет аморфный фаза. Однако они отличаются тем, что nc-Si имеет небольшие зерна кристаллического кремния в аморфной фазе. Это в отличие от поликристаллический кремний (поли-Si), который состоит исключительно из зерен кристаллического кремния, разделенных границами зерен. Разница заключается исключительно в размере кристаллических зерен. Большинство материалов с размером зерен в микрометровом диапазоне на самом деле являются мелкозернистым поликремнием, поэтому лучше использовать термин нанокристаллический кремний. Термин «нанокристаллический кремний» относится к ряду материалов вокруг переходной области от аморфной к микрокристаллической фазе в тонкой пленке кремния.

Протокристаллический кремний

Протокристаллический кремний имеет более высокую эффективность, чем аморфный кремний (a-Si), и также было показано, что он улучшает стабильность, но не устраняет ее.[51][52] Протокристаллическая фаза - это отчетливая фаза происходящее во время рост кристаллов который превращается в микрокристаллический форма.

Протокристаллический Si также имеет относительно низкое поглощение вблизи запрещенной зоны из-за его более упорядоченной кристаллической структуры. Таким образом, протокристаллический и аморфный кремний могут быть объединены в тандемном солнечном элементе, где верхний слой тонкого протокристаллического кремния поглощает коротковолновый свет, тогда как более длинные волны поглощаются нижележащей подложкой a-Si.

Превращение аморфного кремния в кристаллический

Аморфный кремний можно превратить в кристаллический кремний, используя хорошо изученные и широко применяемые процессы высокотемпературного отжига. Типичный метод, используемый в промышленности, требует материалов, совместимых с высокими температурами, таких как специальное высокотемпературное стекло, производство которого дорого. Однако есть много применений, для которых этот метод производства по своей сути непривлекателен.

Кристаллизация, вызванная низкой температурой

Гибкие солнечные элементы были предметом интереса для менее заметной интегрированной энергетики, чем солнечные электростанции. Эти модули могут быть размещены в местах, где использование традиционных ячеек невозможно, например, обернутыми вокруг телефонного столба или вышки сотовой связи. В этом случае фотоэлектрический материал может быть нанесен на гибкую подложку, часто полимер. Такие подложки не выдерживают высоких температур при традиционном отжиге. Вместо этого были тщательно изучены новые методы кристаллизации кремния без нарушения лежащей под ним подложки. Кристаллизация, индуцированная алюминием (AIC), и локальная лазерная кристаллизация широко распространены в литературе, однако широко не используются в промышленности.

В обоих этих методах аморфный кремний выращивают с использованием традиционных методов, таких как плазменное химическое осаждение из паровой фазы (PECVD). Методы кристаллизации различаются во время обработки после осаждения.

При кристаллизации, вызванной алюминием, тонкий слой алюминия (50 нм или меньше) наносится путем физического осаждения из паровой фазы на поверхность аморфного кремния. Эта стопка материала затем отжигается при относительно низкой температуре от 140 ° C до 200 ° C в вакууме. Считается, что алюминий, диффундирующий в аморфный кремний, ослабляет присутствующие водородные связи, обеспечивая зарождение и рост кристаллов.[53] Эксперименты показали, что поликристаллический кремний с размером зерен порядка 0,2 - 0,3 мкм может быть получен при температурах до 150 ° C. Объемная доля кристаллизованной пленки зависит от продолжительности процесса отжига.[53]

Кристаллизация, вызванная алюминием, дает поликристаллический кремний с подходящими кристаллографическими и электронными свойствами, которые делают его кандидатом для производства тонких поликристаллических пленок для фотоэлектрических систем.[53] AIC можно использовать для создания нанопроволок кристаллического кремния и других наноразмерных структур.

Другой метод достижения того же результата - использование лазера для локального нагрева кремния без нагрева нижележащей подложки сверх некоторого верхнего предела температуры. Эксимерный лазер или, в качестве альтернативы, зеленые лазеры, такие как Nd: YAG-лазер с удвоенной частотой, используется для нагрева аморфного кремния, обеспечивая энергию, необходимую для зарождения зерна. Плотность энергии лазера необходимо тщательно контролировать, чтобы вызвать кристаллизацию, не вызывая обширного плавления. Кристаллизация пленки происходит, когда очень небольшая часть кремниевой пленки плавится и охлаждается. В идеале лазер должен плавить кремниевую пленку на всю ее толщину, но не повредить подложку. С этой целью иногда добавляют слой диоксида кремния, который действует как тепловой барьер.[54] Это позволяет использовать подложки, которые не могут подвергаться воздействию высоких температур стандартного отжига, например полимеры. Солнечные элементы на полимерной основе представляют интерес для бесшовно интегрированных схем производства энергии, которые включают размещение фотоэлектрических элементов на повседневных поверхностях.

Третий метод кристаллизации аморфного кремния - использование струи термической плазмы. Эта стратегия представляет собой попытку облегчить некоторые проблемы, связанные с лазерной обработкой, а именно небольшую область кристаллизации и высокую стоимость процесса в промышленных масштабах. Плазменная горелка - это простая часть оборудования, которая используется для термического отжига аморфного кремния. По сравнению с лазерным методом этот метод проще и экономичнее.[55]

Отжиг в плазменной горелке привлекателен, поскольку параметры процесса и размеры оборудования можно легко изменить, чтобы добиться различных уровней производительности. С помощью этого метода можно получить высокий уровень кристаллизации (~ 90%). К недостаткам можно отнести сложность достижения однородности кристаллизации пленки. Хотя этот метод часто применяется к кремнию на стеклянной подложке, для полимеров температура обработки может быть слишком высокой.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Bell Labs демонстрирует первый практический кремниевый солнечный элемент». aps.org.
  2. ^ Д. М. Чапин-С. С. Фуллер-Дж. Л. Пирсон (1954). «Новый кремниевый фотоэлемент на p – n переходе для преобразования солнечного излучения в электрическую энергию». Журнал прикладной физики. 25 (5): 676–677. Bibcode:1954JAP .... 25..676C. Дои:10.1063/1.1721711.
  3. ^ а б c d е ж грамм час я «Отчет о фотоэлектрической энергии» (PDF). Фраунгофера ISE. 28 июля 2014 г. В архиве (PDF) с оригинала 31 августа 2014 г.. Получено 31 августа 2014.
  4. ^ Высокоэффективные многопереходные солнечные элементы В архиве 2012-03-21 в Wayback Machine
  5. ^ "Многопереходные солнечные элементы". stanford.edu.
  6. ^ "ФОТОВОЛЬТАИКСКИЙ ОТЧЕТ" (PDF). Институт систем солнечной энергии Фраунгофера. 16 сентября 2020. с. 36.
  7. ^ Ибон Галаррага, М. Гонсалес-Эгино, Анил Маркандия (1 января 2011 г.). Справочник по устойчивой энергетике. Эдвард Элгар Паблишинг. п. 37. ISBN  978-0857936387. Получено 9 мая 2017 - через Google Книги.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  8. ^ «Анализ энергоэффективности фотоэлектрических элементов в снижении выбросов CO2». Портсмутский университет. 31 мая 2009 г. В архиве из оригинала от 25 марта 2015 г. Сравнение времени окупаемости энергии для фотоэлектрических элементов (Alsema, Frankl, Kato, 1998, стр. 5)
  9. ^ Василис Фтенакис и Эрик Алсема (2005). «Срок окупаемости фотоэлектрической энергии, выбросы парниковых газов и внешние затраты: состояние с 2004 г. до начала 2005 г.» (PDF). clca.columbia.edu. В архиве (PDF) из оригинала от 25 марта 2015 г.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  10. ^ Марк Дизендорф (16 декабря 2013 г.). «Развенчание мифа об окупаемости возобновляемых источников энергии». REneweconomy.com.
  11. ^ Марко Раугеи, Пере Фуллана-и-Палмер и Василис Фтенакис (март 2012 г.). «Энергетическая отдача от инвестиций в энергию (EROI) фотоэлектрических систем: методология и сравнение с жизненными циклами ископаемого топлива» (PDF). www.bnl.gov/. В архиве (PDF) из оригинала 28 марта 2015 г.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  12. ^ Василис Фтенакис, Рольф Фришкнехт, Марко Раугей, Хён Чул Ким, Эрик Алсема, Майкл Хельд и Маришка де Вильд-Шолтен (ноябрь 2011 г.). «Методические указания по оценке жизненного цикла фотоэлектрической энергии» (PDF). www.iea-pvps.org/. МЭА-ПВПС. С. 8–10. В архиве (PDF) из оригинала 28 марта 2015 г.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  13. ^ «Процесс производства кремния». www.simcoa.com.au. Simcoa Operations. Архивировано из оригинал 17 сентября 2014 г.. Получено 17 сентября 2014.
  14. ^ «Достижение потерь на пропиле ниже 100 мкм за счет оптимизации» (PDF). Fraunhofer ISE, 24-я Европейская конференция и выставка по солнечной энергии. Сентябрь 2009 г.
  15. ^ «Утилизация потерь кремниевого пропила». HZDR - Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. 4 апреля 2014 г.
  16. ^ «Оценка жизненного цикла будущего производства фотоэлектрической электроэнергии из бытовых систем, эксплуатируемых в Европе». МЭА-ПВПС. 13 марта 2015.
  17. ^ Вернер, Юрген Х. (2 ноября 2011 г.). «Токсичные вещества в фотоэлектрических модулях» (PDF). postfreemarket.net. Институт фотовольтаики, Штутгартский университет, Германия - 21-я Международная научно-техническая конференция по фотовольтаике, 2011 г. Фукуока, Япония. п. 2. Архивировано из оригинал (PDF) 23 сентября 2014 г.. Получено 23 сентября 2014.
  18. ^ «Солнечные элементы с задним контактом с ассивированным излучателем сегодня имеют КПД 20%, но надбавка к цене высока». GreentechMedia. 14 августа 2014 г.
  19. ^ «Что такое PERC? Почему это должно вас волновать?». Мир солнечной энергии. 5 июля 2016.
  20. ^ http://solar.sanyo.com/hit.html
  21. ^ «Почему Panasonic HIT - Panasonic Solar HIT - Экологические решения - Бизнес - Panasonic Global». panasonic.net. Получено 17 апреля 2018.
  22. ^ Тагучи, Микио; Теракава, Акира; Маруяма, Эйдзи; Танака, Макото (01.09.2005). «Получение более высокого Voc в HIT-клетках». Прогресс в фотоэлектрической технике: исследования и приложения. 13 (6): 481–488. Дои:10.1002 / пункт. 646. ISSN  1099–159X.
  23. ^ Wang, T.H .; Iwaniczko, E .; Page, M.R .; Levi, D.H .; Ян, Ю .; Елундур, В .; Branz, H.M .; Рохатги, А .; Ван, Q. (2005). «Эффективные интерфейсы в кремниевых солнечных элементах с гетеропереходом». Отчет о Тридцать первой конференции специалистов по фотоэлектрической технике IEEE, 2005 г.. С. 955–958. Дои:10.1109 / PVSC.2005.1488290. ISBN  978-0-7803-8707-2.
  24. ^ Вольф, Стефаан Де; Кондо, Мичио (22 января 2007 г.). «Резкость границы раздела a-Si: H c-Si, выявленная измерениями времени жизни носителей». Письма по прикладной физике. 90 (4): 042111. Bibcode:2007АпФЛ..90д2111Д. Дои:10.1063/1.2432297. ISSN  0003-6951.
  25. ^ Мьюс, Матиас; Шульце, Тим Ф .; Мингирулли, Никола; Корте, Ларс (25 марта 2013). «Обработка водородной плазмой для пассивации аморфно-кристаллических кремний-гетеропереходов на поверхностях, способствующих эпитаксии». Письма по прикладной физике. 102 (12): 122106. Bibcode:2013АпФЛ.102л2106М. Дои:10.1063/1.4798292. ISSN  0003-6951.
  26. ^ Descoeudres, A .; Barraud, L .; Вольф, Стефаан Де; Strahm, B .; Lachenal, D .; Guérin, C .; Holman, Z.C .; Zicarelli, F .; Деморекс, Б. (19 сентября 2011 г.). «Улучшенная пассивация границы раздела аморфный / кристаллический кремний путем обработки водородной плазмой». Письма по прикладной физике. 99 (12): 123506. Bibcode:2011АпФЛ..99л3506Д. Дои:10.1063/1.3641899. ISSN  0003-6951.
  27. ^ Танака, Макото; Тагучи, Микио; Мацуяма, Такао; Савада, Тору; Цуда, Шинья; Накано, Шоичи; Ханафуса, Хироши; Кувано, Юкинори (1992-11-01). «Разработка новых солнечных элементов с гетеропереходом a-Si / c-Si: ACJ-HIT (искусственно созданный переход-гетеропереход с внутренним тонким слоем)». Японский журнал прикладной физики. 31 (Часть 1, № 11): 3518–3522. Bibcode:1992JaJAP..31.3518T. Дои:10.1143 / jjap.31.3518.
  28. ^ Street, R. A .; Biegelsen, D. K .; Найтс, Дж. К. (1981-07-15). «Дефектные состояния в легированном и компенсированном $ a $ -Si: H». Физический обзор B. 24 (2): 969–984. Bibcode:1981ПхРвБ..24..969С. Дои:10.1103 / PhysRevB.24.969.
  29. ^ Banerjee, A .; Гуха, С. (15 января 1991 г.). «Исследование обратных отражателей для солнечных элементов из аморфного кремниевого сплава». Журнал прикладной физики. 69 (2): 1030–1035. Bibcode:1991JAP .... 69.1030B. Дои:10.1063/1.347418. ISSN  0021-8979.
  30. ^ Де Вольф, Стефаан; Descoeudres, Антуан; Холман, Захари С .; Баллиф, Кристоф (2012). «Высокоэффективные кремниевые солнечные элементы на гетеропереходе: обзор» (PDF). Зеленый. 2 (1). Дои:10.1515 / зеленый-2011-0018.
  31. ^ а б Chavali, R.V.K .; Wilcox, J.R .; Ray, B .; Gray, J.L .; Алам, М.А. (2014-05-01). «Коррелированные неидеальные эффекты темноты и света I # x2013; V-характеристики в солнечных элементах с гетеропереходом a-Si / c-Si». Журнал IEEE по фотогальванике. 4 (3): 763–771. Дои:10.1109 / JPHOTOV.2014.2307171. ISSN  2156-3381.
  32. ^ Мацуура, Хидехару; Окуно, Тецухиро; Окуши, Хидейо; Танака, Казунобу (1984-02-15). «Электрические свойства гетеропереходов n-аморфный / p-кристаллический кремний». Журнал прикладной физики. 55 (4): 1012–1019. Bibcode:1984JAP .... 55.1012M. Дои:10.1063/1.333193. ISSN  0021-8979.
  33. ^ Тагучи, Микио; Маруяма, Эйдзи; Танака, Макото (01.02.2008). "Температурная зависимость аморфных / кристаллических кремниевых гетеропереходных солнечных элементов". Японский журнал прикладной физики. 47 (2): 814–818. Bibcode:2008JaJAP..47..814T. Дои:10.1143 / jjap.47.814.
  34. ^ Chavali, R.V.K .; Moore, J.E .; Ван, Сюйфэн; Alam, M.A .; Lundstrom, M.S .; Грей, Дж. Л. (2015-05-01). "Подход замороженного потенциала к разделению фототока и тока инжекции диода в солнечных элементах". Журнал IEEE по фотогальванике. 5 (3): 865–873. Дои:10.1109 / JPHOTOV.2015.2405757. ISSN  2156-3381.
  35. ^ Лу, Мейджун; Дас, Удджвал; Боуден, Стюарт; Хегедус, Стивен; Биркмайр, Роберт (01.05.2011). «Оптимизация встречно-штыревых солнечных элементов с кремниевым гетеропереходом с обратным контактом: адаптация полосовых структур гетерограницы при сохранении пассивирования поверхности». Прогресс в фотоэлектрической технике: исследования и приложения. 19 (3): 326–338. Дои:10.1002 / пункт.1032. ISSN  1099–159X.
  36. ^ а б Chavali, R.V.K .; Хатавкар, С .; Kannan, C.V .; Кумар, В .; Nair, P.R .; Gray, J.L .; Алам, М.А. (2015-05-01). «Многозондовая характеристика инверсионного заряда для самосогласованной параметризации HIT-клеток». Журнал IEEE по фотогальванике. 5 (3): 725–735. Дои:10.1109 / JPHOTOV.2014.2388072. ISSN  2156-3381.
  37. ^ Kleider, J. P .; Chouffot, R .; Гудовских, А. С .; Roca i Cabarrocas, P .; Labrune, M .; Ribeyron, P. -J .; Брюггеманн, Р. (2009-10-01). «Электронные и структурные свойства границы раздела аморфный / кристаллический кремний». Тонкие твердые пленки. Труды Шестого симпозиума по тонким пленкам для электроники больших площадей. 517 (23): 6386–6391. Bibcode:2009TSF ... 517.6386K. Дои:10.1016 / j.tsf.2009.02.092.
  38. ^ Ли, Цзянь В .; Crandall, Ричард С .; Янг, Дэвид Л .; Пейдж, Мэтью Р .; Иваничко, Евгений; Ван, Ци (01.12.2011). «Емкостное исследование инверсии на границе раздела аморф-кристалл кремниевых солнечных элементов n-типа с гетеропереходом». Журнал прикладной физики. 110 (11): 114502–114502–5. Bibcode:2011JAP ... 110k4502L. Дои:10.1063/1.3663433. ISSN  0021-8979.
  39. ^ Гудовских, А. С .; Kleider, J. -P .; Damon-Lacoste, J .; Roca i Cabarrocas, P .; Veschetti, Y .; Muller, J. -C .; Ribeyron, P. -J .; Роллан, Э. (26 июля 2006 г.). «Интерфейсные свойства солнечных элементов с гетеропереходом a-Si: H / c-Si по данным спектроскопии адмиттанса». Тонкие твердые пленки. EMSR 2005 - Труды симпозиума F по тонким пленкам и наноструктурированным материалам для фотовольтаики EMRS 2005 - Симпозиум FEMSR 2005 - Труды симпозиума F по тонким пленкам и наноструктурированным материалам для фотовольтаики. 511–512: 385–389. Bibcode:2006TSF ... 511..385G. Дои:10.1016 / j.tsf.2005.12.111.
  40. ^ Schmidt, M .; Korte, L .; Laades, A .; Stangl, R .; Schubert, Ch .; Angermann, H .; Conrad, E .; Мэйделл, К. против (2007-07-16). «Физические аспекты солнечных элементов с гетеропереходом a-Si: H / c-Si». Тонкие твердые пленки. Труды симпозиума I по тонким пленкам для крупноформатной электроники Конференция EMRS 2007 EMRS 2006 - Симпозиум I. 515 (19): 7475–7480. Bibcode:2007TSF ... 515.7475S. Дои:10.1016 / j.tsf.2006.11.087.
  41. ^ Бивур, Мартин; Райхель, Кристиан; Hermle, Мартин; Глунц, Стефан В. (01.11.2012). «Улучшение контакта заднего эмиттера a-Si: H (p) кремниевых солнечных элементов n-типа». Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы. КремнийПВ. 106: 11–16. Дои:10.1016 / j.solmat.2012.06.036.
  42. ^ Дас, Удджвал; Хегедус, Стивен; Чжан, Лулу; Аппель, Джесси; Рэнд, Джим; Биркмайр, Роберт (2010). «Исследование свойств гетерограницы и переходов в кремниевых солнечных элементах с гетеропереходом». 2010 35-я конференция IEEE Photovoltaic Specialists Conference. С. 001358–001362. Дои:10.1109 / PVSC.2010.5614372. ISBN  978-1-4244-5890-5.
  43. ^ Батталья, Корсин; Николас, Сильвия Мартин де; Вольф, Стефаан Де; Инь, Синтянь; Чжэн, Максвелл; Баллиф, Кристоф; Джейви, Али (2014-03-17). «Кремниевый солнечный элемент на гетеропереходе с пассивированным дырочным селективным контактом MoOx». Письма по прикладной физике. 104 (11): 113902. Bibcode:2014АпФЛ.104к3902Б. Дои:10.1063/1.4868880. ISSN  0003-6951. S2CID  14976726.
  44. ^ Масуко, К .; Shigematsu, M .; Hashiguchi, T .; Fujishima, D .; Кай, М .; Yoshimura, N .; Yamaguchi, T .; Ichihashi, Y .; Мисима, Т. (01.11.2014). «Достижение более 25 # x0025; эффективность преобразования с кристаллическим кремниевым гетеропереходным солнечным элементом». Журнал IEEE по фотогальванике. 4 (6): 1433–1435. Дои:10.1109 / JPHOTOV.2014.2352151. ISSN  2156-3381.
  45. ^ Асадпур, Реза; Чавали, Рагху В.К .; Хан, М. Рыян; Алам, Мухаммад А. (15.06.2015). «Двухсторонний кремнийорганический-неорганический гетеропереход кремния для производства высокоэффективных (ηT * ∼ 33%) солнечных элементов». Письма по прикладной физике. 106 (24): 243902. arXiv:1506.01039. Bibcode:2015АпФЛ.106x3902А. Дои:10.1063/1.4922375. ISSN  0003-6951.
  46. ^ а б Грин, М. А. (2004 г.), «Последние достижения в фотоэлектрической технике», Солнечная энергия, 76 (1–3): 3–8, Bibcode:2004Соэн ... 76 .... 3G, Дои:10.1016 / S0038-092X (03) 00065-3.
  47. ^ С. А. Кэмпбелл (2001), Наука и техника изготовления микроэлектроники (2-е изд.), Нью-Йорк: Oxford University Press, ISBN  978-0-19-513605-0
  48. ^ Стритман, Б. Г. и Банерджи, С. (2000), Твердотельные электронные устройства (5-е изд.), Нью-Джерси: Prentice Hall, ISBN  978-0-13-025538-9.
  49. ^ Shah, A. V .; и другие. (2003), «Исследования материалов и солнечных элементов в микрокристаллическом кремнии» (PDF), Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы, 78 (1–4): 469–491, Дои:10.1016 / S0927-0248 (02) 00448-8.
  50. ^ «Технические статьи». semiconductor.net. Архивировано из оригинал 15 июля 2011 г.. Получено 17 апреля 2018.
  51. ^ Мён, Сын; Квон, Сон; Квак, Джунг; Лим, Коенг; Пирс, Джошуа; Конагай, Макото (2006). «Хорошая стабильность многослойных солнечных элементов из протокристаллического кремния против светового излучения, возникающего из-за вертикального регулярного распределения изолированных наноразмерных зерен кремния». 2006 4-я Всемирная конференция IEEE по фотоэлектрической энергетике.. С. 1584–1587. Дои:10.1109 / WCPEC.2006.279788. ISBN  978-1-4244-0016-4.
  52. ^ Мён, Сын Ёп; Лим, Коенг Су; Груши, Джошуа М. (2005). "Двойные аморфные структуры p-слоя карбида кремния, производящие высокостабилизированные протокристаллические кремниевые многослойные солнечные элементы штыревого типа" (PDF). Письма по прикладной физике. 87 (19): 193509. Bibcode:2005АпФЛ..87с3509М. Дои:10.1063/1.2126802.
  53. ^ а б c Кишор, Р .; Hotz, C .; Насим, Х. А. и Браун, В. Д. (2001), "Кристаллизация аморфного кремния (α-Si: H) под действием алюминия при 150 ° C", Электрохимические и твердотельные буквы, 4 (2): G14 – G16, Дои:10.1149/1.1342182.
  54. ^ Юань, Чжицзюнь; Лу, Цихун; Чжоу, Цзюнь; Дун, Цзинсин; Вэй, Юньжун; Ван, Чжицзян; Чжао, Хунмин; Ву, Гохуа (2009), «Численный и экспериментальный анализ зеленой лазерной кристаллизации тонких пленок аморфного кремния», Оптика и лазерные технологии, 41 (4): 380–383, Bibcode:2009OptLT..41..380Y, Дои:10.1016 / j.optlastec.2008.09.003.
  55. ^ Ли, Хён Сок; Чой, Сусок; Ким, Сон У; Хонг, Сан Хи (2009), "Кристаллизация тонкой пленки аморфного кремния с помощью струи термоплазмы", Тонкие твердые пленки, 517 (14): 4070–4073, Bibcode:2009TSF ... 517.4070L, Дои:10.1016 / j.tsf.2009.01.138, HDL:10371/69100.