|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ФНКЦ РР |
||
Разработка высокоэффективных солнечных элементов конструкции LGCell, концентраторных и двусторонних, из кристаллического кремния, Cz-Si и mc-Si, на основе (n+pp+)с-Si структуры с легированным алюминием p+-Si слоем.НИР
Development of high efficient solar cells with LGCell structure, concentrator and bifacial, from crystalline silicon, Cz-Si and mc-Si, based on the (n+pp+)c-Si structures with aluminum doped p+-Si layer.
- Руководитель НИР: Кост Т.Н.
- Ответственные исполнители: Унтила Г.Г., Чеботарева А.Б.
- Участники НИР: Бланк А.В., Евлашин С.А., Рябинкин А.Н., Степанов А.С.
- Подразделение: Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына
- Срок исполнения: 1 января 2017 г. - 31 декабря 2019 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 17-08-01561 А
- Номер ЦИТИС: АААА-А17-117040710125-5
- Тип: Прикладная
- Приоритетное направление научных исследований: Исследование наноструктур: физика, технологии, применение
- ПН России: Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
- Направление технологического прорыва России: Энергоэффективность и энергосбережение
- Критическая технология России: Технологии новых и возобновляемых источников энергии, включая водородную энергетику
-
Рубрики ГРНТИ:
- 44.41.35 Установки прямого преобразования энергии светового излучения в электрическую
-
Ключевые слова:
возобновляемые источники энергии, высокоэффективные кремниевые двусторонние концентраторные солнечные элементы, пленки прозрачных проводящих оксидов
transparent conductive oxide films, high-efficiency silicon bifacial concentrator solar cells -
Описание:
Для снижения стоимости электроэнергии, вырабатываемой солнечными элементами (СЭ) из кристаллического кремния (c-Si), которые являются локомотивом солнечной фотоэнергетики, необходимо снижать затраты на их производство (для чего признано, что прежде всего нужно снижать, а лучше исключить использование серебра при изготовлении контактов), а также увеличивать их энерговыработку. Увеличение энерговыработки за счет увеличения КПД СЭ имеет свои ограничения, а также обычно сопровождается неоправданным удорожанием СЭ. Поэтому для увеличения энерговыработки развиваются подходы, основанные на двусторонних СЭ, а также на концентрировании света (при этом есть данные, что использование двусторонних СЭ в концентраторных системах имеет дополнительные преимущества). Однако, если двусторонние кремниевые СЭ в последнее время появились на рынке, то дешевых концентраторных, а тем более двусторонних концентраторных СЭ из c-Si на рынке нет. Попытки адаптировать для концентраторных применений стандартные СЭ из c-Si (которые основаны на SiNx(n+pp+)c-Si/Al структуре с p+-Si слоем, получаемым сплавлением Si с Al) привели к увеличению расхода Ag в 2 3 раза. Поэтому востребованы новые подходы к конструированию СЭ. Авторами проекта ранее была предложена перспективная конструкция СЭ из c-Si Laminated Grid Cell (LGCell), при изготовлении которой не используется серебро. Были разработаны не имеющие аналогов высокоэффективные СЭ из c-Si, как двусторонние, так и двусторонние концентраторные. Эти СЭ изготавливали из (n+pp+)Cz-Si и (p+nn+)Cz-Si структур из кремния Чохральского (Cz-Si), в которых p+-Si слой формировали диффузией бора, что значительно сложнее и дороже сплавления с Al. В проекте предлагается продолжить работы по разработке СЭ на основе конструкции LGCell. Новизна проекта состоит в том, что с целью повышения конкурентоспособности предлагается (1) разрабатывать СЭ на основе (n+pp+)c-Si структур со сплавным p+-Si(Al) слоем, и (2) разрабатывать СЭ не только из Cz-Si, но также из мультикристаллического кремния (mc-Si), который доминирует на рынке. Будет разработан ряд СЭ LGCell: односторонний, адаптированный для концентрированного освещения, двусторонний, адаптированный для неконцентрированного освещения, и двусторонний, адаптированный для концентрированного освещения, Для выполнения проекта будут привлечены сотрудники МГУ имени М.В. Ломоносова, НИИ ядерной физики, и ФТИ им. А.Ф. Иоффе, в том числе молодые кандидаты наук.
- Добавил в систему: Кост Татьяна Николаевна
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Разработка высокоэффективных солнечных элементов конструкции LGCell, концентраторных и двусторонних, из кристаллического кремния, Cz-Si и mc-Si, на основе (n+pp+)с-Si структуры с легированным алюминием p+-Si слоем. |
| Результаты этапа: В 2017 году опубликована 1 статья (в журнале AIP Conference Proceedings), 1 статья принята к печати (в высокорейтинговом журнале Solar Energy, импакт фактор 4.739). Сделан доклад на Школе молодых ученых "Высокоэффективные солнечные фотоэнергосистемы" (Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе, г. Санкт-Петербург, устный доклад). | ||
| 2 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Разработка высокоэффективных солнечных элементов конструкции LGCell, концентраторных и двусторонних, из кристаллического кремния, Cz-Si и mc-Si, на основе (n+pp+)с-Si структуры с легированным алюминием p+-Si слоем. |
| Результаты этапа: План работы выполнен. В 2018 году опубликовано 5 статей, из них 3 – в высокорейтинговом журнале Solar Energy (импакт фактор 4.831), 1 – в журнале AIP Conference Proceedings, 1 – в журнале Proceedings of SPIE, 2 статьи посланы в печать (в журнал Solar Energy). Сделано 2 доклада на международных конференциях: (i) 14th International Conference on Concentrator Photovoltaic Systems (CPV-14) (16-18 апреля 2018, Puertollano, Spain), (ii) SPIE Photonics Europe 2018 (22-26 апреля 2018 Strasbourg, France). | ||
| 3 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Разработка высокоэффективных солнечных элементов конструкции LGCell, концентраторных и двусторонних, из кристаллического кремния, Cz-Si и mc-Si, на основе (n+pp+)с-Si структуры с легированным алюминием p+-Si слоем. |
| Результаты этапа: Задачи Проекта выполнены. В результате комплексного экспериментального исследования влияния температуры формировании Al-p+ слоев в диапазоне 820–940 °C, а также оптимизации утончения Al-p+ слоя методом кислотного травления после удаления алюминиевой пасты, был создан ряд уникальных СЭ конструкции LGCell: 1. Односторонние концентраторные СЭ со структурой In2O3:F (IFO)/(n+pp+)с-Si/Al из Cz-Si (и mc-Si) с эффективностью 18.3–19.2% (15.9–16.7%) в диапазоне освещенности 1–12× (1–10×). 2. Двусторонний концентраторный СЭ со структурой IFO/(n+pp+)Cz-Si/In2O3:Sn (ITO) с эффективностью 17.5%/11.2% при стандартной лицевой/тыльной освещенности 1×. Эквивалентная эффективность этого СЭ при 1× лицевой освещенности и 20/50% альбедо составила 19.9%/23.5%. В диапазоне освещенности 1–4× его эффективность варьировалась от 17.5 до 17.9%. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".