Development of a technique for restoring the efficiency of film ITO/CdS/CdTe/Cu/Au SCs after degradation

Abstract

Проведено дослiдження впливу прямої полярностi на вихiднi параметри сонячних елементiв (СЕ) ITO/CdS/CdTe/Cu/Au. Експериментально зафiксовано вплив електричного поля прямої полярностi на вихiднi параметри i свiтловi дiоднi характеристики СЕ ITO/CdS/CdTe/Cu/Au, у яких вiдбулася деградацiя ККД. При витримцi затемненого СЕ не менше 120 хвилин в електричному полi, наведеним зовнiшньою постiйною напругою величиною (0,5-0,9) В, спостерiгається зростання ККД. Полярнiсть електричного поля повинна вiдповiдати прямому змiщенню n-p гетеропереходу. Зростання ККД спостерiгається лише у тому випадку, якщо при деградацiї приладової структури не встигли сформуватися дефекти, якi за вказаний час витримки призводять до самовiдновлюючих електричних мiкропробоїв, що чередуються. Встановлено, що зростання ККД вiдбувається за рахунок збiльшення густин фотоструму, зменшення послiдовного та збiльшення шунтувального опорiв СЕ. Покращення дiодних характеристик вiдбувається завдяки кiльком фiзичним процесам. При подачi на СЕ напруги прямого змiщення, всерединi диодной структури СЕ створюється електричне поле, яке пiдсилює вбудоване електричне поле тильного р-р + гетероперехода i пригнiчує вбудоване електричне поле фронтального n + -p гетероперехода. Це вiдбувається внаслiдок того, що дiоди включенi на зустрiч один одному. Величина напруги прямого змiщення не повинна перевищувати висоту потенцiйного бар'єру гетеропереходу. У цьому випадку на тильному р-р + гетеропереходi та у прилеглих до нього з обох сторiн областях будуть iнтенсифiкованi процеси пов'язанi з транспортом атомiв мiдi. Крiм того, спостерiгається перебудова комплексiв точкових дефектiв, що мiстять мiдь, та фазовi перетвореннями Cu 1,4 Te в Cu 2-x Te. Також пiд впливом поля, iндукованого прямозмiщуючою напругою, частки Cu Cd-з областi збiднення шару CdS почнуть рухатись у абсорбер. Це повинно знизити опiр частини шару CdS i привести до зменшення ширини областi збiднiння з боку абсорбера, тим самим, забезпечити зростання спектральної чутливостi СЕ в короткохвильовiй i середньохвильовiй областях сонячного спектру. Електродифузiя додаткової кiлькостi CuCd-в абсорбер повинна посилювати вищеописаний i пов'язаний з цим ефект пiдвищення спектральної чутливостi, а значить i Jф приладiв. На основi проведених дослiджень був розроблений алгоритм вiдновлення ефективностi СЕ ITO/CdS/CdTe/Cu/Au i вiдбраковування деградованих приладових структур в складi працюючого модуля що працюєКлючовi слова: телурид кадмiю, деградацiя сонячного елементу, спосiб вiдновлення, вихiднi параметри, свiтловi дiоднi характеристики UDC 621:53.096

Investigation of Photoelectric Converters With a Base Cadmium Telluride Layer With a Decrease in Its Thickness for Tandem and Two-Sided Sensitive Instrument Structures

“…To analyze the degradation stability according to the method described in [2], ITO/ CdS/CdTe/Cu/ITO SCs with a base layer thickness of 1 μm were studied under illumination The results of a study of the degradation stability of the ITO/CdS/CdTe/Cu/ITO PECs with t bl =1 μm were obtained by analytical processing of the light CVCs (Fig. 2), the initial parameters and LDC were determined upon irradiation on both sides (Tables 3, 4).…”

“…Using expression (2) and experimentally obtained values of In and V n , by varying the values of the above coefficients А 0 , А 1 , А 2 , А 3 , А 4 , the best approximation of the experimental data is obtained, I n =I n (V n ), described by the transformed theoretical expression (2). Usually, during analytical processing, the average deviation does not exceed 10 -8 , which corresponds to a relative error in the determination of the initial parameters and LDC at a level of no more than 1 %.…”

“…The experimental values of the efficiency of photoconverters based on thin films differ significantly from theoretical ones. This circumstance is associated with energy losses due to the design features of photoelectric converters and the features of photoelectric processes that occur in the volume of the instrument structure when irradiated with sunlight [1,2]. A radical way to increase the efficiency of solar cells is the formation of tandem (cascade) [3] and two-sided sensitive structures that use two or more base layers with different E g (band gap).…”

Degradation of CdTe SC during operation: modeling and experiment

“…However, in the previously published papers [14,[18][19][20], the role of two space charge regions with the built-in electric field remains out of view. Considering the effect of the built-in electric field of the n-p heterojunction on the SC parameters during operation, it should be taken into account that in this region, after the SC production, there is more copper than in the absorber region [23,24].…”

“…The production of 10 ×10 cm experimental specimens of SC was carried out according to the standard procedure for CdTe, i. e., by thermal vacuum evaporation using a UVN67 vacuum unit with modified internal equipment. [20] The thickness of the CdTe base layer was 2.5 µm. The internal equipment of the unit is shown in Fig.…”