12 березня 2024 року відбулося чергове засідання наукового гуртка здобувачів вищої освіти “Актуальні проблеми електроніки та електроенергетики” кафедри гідротехнічного будівництва, водної та електричної інженерії факультету архітектури та будівництва. Відповідно до плану роботи, з доповіддю на тему «Проблеми технології виготовлення сонячних батарей на основі кремнію і шляхи її оптимізації» виступив керівник наукового гуртка к.т.н., доцент Литвиненко В.М.

У своїй доповіді доповідач висвітлив наступні питання:

1. Особливості технології виготовлення кремнієвих сонячних елементів.
2. Проблеми технології виготовлення сонячних елементів на основі кремнію.
3. Заходи, направлені на підвищення ефективності кремнієвих фотоелектричних перетворювачів.

         На початку своєї доповіді доповідач розповів про особливості технології виготовлення кремнієвих сонячних елементів, охарактеризувавши кожну із технологічних операцій їх виготовлення. Він підкреслив, що для виготовлення монокристалічних сонячних елементів, які, зазвичай, найчастіше використовуються,  потрібен матеріал, тобто кремній, високого рівня очищення (99,99 %).

         Далі доповідач зупинився на основних проблемах технологічного процесу виготовлення сонячних елементів. Основними чинниками, що негативно впливають на якість сонячних елементів являються структурні дефекти в кремнії (дислокації, дефекти упакування, точкові дефекти тощо). Дефектоутворення на кожній стадії технологічного процесу сильно залежить також від попередніх операцій і режимів проведення подальших операцій.

Структурні дефекти суттєво впливають на тривалість життя носіїв заряду і питомий опір матеріалу, що призводить в результаті до погіршення вольтамперних характеристик ФЕП. Дефекти викликають збільшення струмів витоків, призводять до появи локального пробою p-n переходу, неоднорідності фронту дифузії домішок, обриву  металізації, проколів оксиду, що в свою чергу призводить до деградації характеристик ФЕП, а також зниження відсотка виходу придатних виробів і їх надійності. Також доповідач розповів і про вплив на якість сонячних елементів дефектів контактної металізації.

         Як розповів доповідач, ефективним методом боротьби зі структурними дефектами в кремнії є використання гетерування - це технологічний процес видалення і дезактивації дефектів. Для підвищення ефективності ФЕП необхідно також оптимізувати процеси дифузії бору і фосфору (встановлення оптимальних режимів проведення дифузійних процесів експериментальним шляхом), що використовуються в технології виготовлення сонячних батарей, а також застосовувати хімічне текстурування поверхні кремнію для зменшення її коефіцієнту відбиття. Практика виробництва сонячних елементів на основі монокристалічного р-Si показує, що використання оптимізованих процесів дифузії фосфору для одержання  n⁺- р  структур сонячних елементів і текстурування поверхні сонячного елементу  дає можливість підвищити коефіцієнт корисної дії ФЕП до 17%.

Домашні сонячні електростанції

Технологічний маршрут виготовлення кремнієвого сонячного елемента

Схема мережевої сонячної електростанції

Схема автономної сонячної електростанції

У засіданні наукового гуртка та обговорені запропонованих питань прийняли активну участь здобувачі 1-4 курсів спеціальності 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка.

Автор: Литвиненко В.М. (12.03.2024 року)