Uticaj povišene temperature i radijacionih oštećenja na karakteristike solarnih ćelija

Abstract

Mogućnosti primene solarnih sistema baziranih na fotonaponskoj konverziji solarne energije su veoma široke, prvenstveno zbog njene relativno niske cene, kao i veoma važne činjenice da solarna energija predstavlja najprihvarljiviji izvor električne energije sa stanovišta zaštite čovekove okoline. Solarne ćelije, osnovni element konverzije solarne energije su posebno osetljive na povišenu temperaturu i radijaciona oštećenja, prvenstveno zbog njihove velike površine. Degradacija električnih i optičkih karakteristika solarnih ćelija kao foto detektora u uslovima povišene temperature je jedan od najvažnijih ograničavajućih faktora za njihovu primenu. S obzirom na to da većina električnih procesa u poluprovodničkim uređajima, u izvesnoj meri zavisi od temperature, istraživanja na temperaturama višim od sobne mogu da otkriju moguće promene izlaznih karakteristika uređaja. Takođe, radni vek solarne ćelije je ograničen stepenom radijacionih oštećenja. To je zvačajan faktor koji utiče na rad solarne ćelije u praktičnoj primeni. Uvođenje radijacijom indukovanih rekombinacionih centara smanjuje se vreme života nosilaca u baznom sloju p-n spoja povećavajući rednu otpornost, što dovodi do izrazitog porasta šuma kod solarnih ćelija. Posle primljenih veoma velikih doza zračenja, redna otpornost baznog sloja može biti toliko velika da veći deo snage koju uređaj proizvede može da se disipira njegovom sopstvenom unutrašnjom otpornošću. Cilj ovog rada je da prouči uticaj povišene temperature i zračenja na izlazne karakteristike solarnih ćelija kao energetskog izvora budućnosti.

Possibilities for the application of solar systems based on photovoltaic conversion of solar energy are very wide, primarily because of their relatively low cost and very important fact that solar energy is most acceptable source of electrical energy from the environmental point of view. Solar cells, the basic elements for photovoltaic conversion of solar energy, are especially susceptible to high temperatures and radiation damage, primarily due to their large surface. Degradation of electrical and optical characteristics of the solar cells as photo detectors in the increased temperature conditions is one of the most important limitation factors for their application. Since most of the electrical processes in semiconductor devices depend, to some extent, on the temperature, investigations at temperatures higher than room temperature may reveal possible changes in output characteristics of the device. Also, the lifetime of the solar cell is restricted by the degree of radiation damage that the cell receives. This is an important factor that affects the performance of the solar cell in practical applications. Introduction of radiation-induced recombination centers reduces the minority carrier lifetime in the base layer of the p-n junction increasing series the resistance, and lead to an enormous increase of noise in solar cells. After very high doses of radiation series resistance of the base layer could be so high that most of the power generated by the device is dissipated by its own internal resistance. The aim of this paper is to investigate the influence of high temperature and radiation on output characteristics of solar cells as power generators of the future.