Dergacheva

КАЗАХСТАНСКИЙ ФОРУМ ЭНЕРГЕТИКОВ
Алматы, 1 ноября 2011
ТОНКОПЛЕНОЧНЫЕ ФОТОЭЛЕМЕНТЫ НА
ОСНОВЕ ХАЛЬКОГЕНИДОВ
М.Б.Дергачева, К.А.Уразов
Казахсанско-Британский технический университет
Алматы 050000, Толе Би,59
Институт органического катализа и электрохимии им.
Д.В.Сокольского
Алматы 050010 Кунаева 142
E-mail: [email protected]
Прогнозируемая динамика мирового PV-рынка
PV-рынок 1988-2004 г.г.
1600
1200
1000
800
1400
Мощность (МВатт)
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
19
88
19
90
19
92
19
94
19
96
19
98
20
00
20
02
20
04
600
400
200
20
31
20
29
20
27
20
25
20
23
20
21
20
19
20
17
20
15
20
13
20
11
20
09
20
07
20
05
20
03
20
01
0
19
99
Совокупная установленная мощность
(ГВатт)
1800
годы
Рост совокупной установленной мощности
фотоэлектрических преобразователей
1800
1600
PV-рынок 1988-2004 г.г.
1400
Мощность (МВатт)
1400
1200
1000
800
1200
1000
800
600
400
200
0
600
400
200
20
31
20
29
20
27
20
25
20
23
20
21
20
19
20
17
20
15
20
13
20
11
20
09
20
07
20
05
20
03
20
01
0
19
99
Совокупная установленная мощность (ГВатт)
Прогнозируемая динамика мирового PV-рынка
годы
К 2031 году в мире планируется иметь совокупную установленную мощность
фотоэлектрических преобразователей (ФЭП)
в 1700 ГВатт (для сравнения - в 2000 г. эта цифра равнялась
287.7 МВатт, а в 2004 г. – 1256 МВатта)
Прогноз общемирового производства эл.энергии 2000-2040 г.г.
(Источник - Solar Generation and IEA-PVPS)
100000
Всего эл.энергии (ТерраВатт)
10000
1000
производство "солнечной" эл. энергии
общее производство эл.энергии
100
10
1
2000
Рост 15% в год
Рост 34% в год
Рост 27% в год
2010
2020
2030
2040
годы
К 2040 г. «солнечная» энергетика должна занять заметную долю
(~ 30%) в общемировом балансе произведенной
электроэнергии.
Цикличность развития п/п рынка в целом за 1987-2003 г.г.
ежегодный темп роста/снижения
в%
30
20
10
0
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
-10
-20
-30
годы
Циклический характер развития электронной промышленности
свидетельствует, о возможном спаде и понижении спроса на полупроводниковые
материалы. Промышленно развитые государства, базируясь на 30 - летней
истории развития ФЭП, инвестируют их производство и стремятся ослабить
свою зависимость от поставщиков традиционных энергоносителей.
Годы
Стоимость 1 ВТ
(Wp)
1980
30 $
2004
3.50$
2010
2.50$
Стоимость
киловатт-часа
эл.
энергии,
полученной с помощью ФЭП, хотя и
снижается, но остается довольно высокой.
Производство ФЭП по видам технологии и
типам используемых материалов
Тонкопленочные фотоэлементы
Тонкопленочные солнечные
элементы на основе CdS/CdTe
В Институте разработан способ
изготовления
каскадного
солнечного элемента на основе
композиций
CdS/CdTe.
Это
позволяет начать работы по
изготовлению
солнечной
батареи
с
использованием
элемента CdS/CdTe со степенью
преобразования
солнечного
излучения не менее 10-13%.
Тонкослойные
фотоэлектрические
модули на основе
селенида меди- индия.
Разработан
электрохимический
способ
получения
пленок CuInSe2
Структуры
медьиндиевого
селенида
позволяют
получать
фотоэлементы с к.п.д.
15-20%
Полупроводниковое соединение CdxHg1-xTe.
Разработан способ получения и изготовлены образцы пленок
соединения
CdxHg1-xTe (КРТ), имеющего высокую чувствительность к
инфракрасному излучению в области длин волн (8-13мкм) и
применяющегося в приборах ночного видения нового поколения.
СХЕМА ФОТОЭЛЕМЕНТА стекло/SnO2/CdS/CdTe
Ni
3 мкм1
4 мкм1
CdTe
CdS
1 мм0,2
стекло
2,6 см
0,2
мкм0,01
Установка и проверка солнечной панели на основе CdS/CdTe
Сборка панели с большей площадью
Разработка способа изготовления тонкопленочного
солнечного элемента
свет
ZnO+ZnO:Al
Проводящий слой
CdS
Абсорбирующие слои
Cu(In,Ga)Se2
Mo
Проводящая подложка
Стекло
Содержание основных элементов в пленке CuInSe2 после
обработки в аргоновой плазме ( ат. %).
Потенциал,
мВ
- 250
Вид
обработки
Ar-плазма
Cu
Se
In
18,51
43,30
15,78
150оС
-400
Ar-плазма
150оС
19,10
40,05
20.50
-550
Ar-плазма
150оС
19,30
43,46
21,23
Для исследования влияния термического отжига в
аргоновой плазме и аргоне на
состав, морфологию,
кристалличность и размер зерен пленок CuInSe2 их получали
методом электроосаждения в потенциостатическом режиме в
широком диапазоне потенциалов от -0,25 В до –0,6 В.
Спектр РФА электроосажденной пленки CuInSe2 на Mo-электроде
120
Mo
100
80
004/200
intensity
60
40
20
116/312

112
0
15
20
25
30
35
40
45
50
2,
55
deg
60
65
70
75
80
85
90
Микрофотографии электроосажденных пленок CuInSe2
на Мо-пластинках
1) Разработана технология получения тонких пленок CdS
химическим методом.
2) Разработана технология получения стекла покрытой
проводящей тонкой пленкой молибдена, с помощью
магнетронного напыления.
3) Разработан метод электрохимического осаждения тройного
соединения.
4) В разработке получения пленок медь-индиевого диселенида
есть возможность изменять состав соединения, а точнее
частично заменить индий на галлий. Это даст возможность
увеличить ширину запрещенной зоны полупроводниковой
пленки.
4) Дальше эти технологии будут развиваться и прогнозируемая
эффективность преобразования фотоэлемента на основе
тройного соединения будет составлять около 14-15%.
Спасибо за внимание!