ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ ВНУТРИ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Шамин А.А.

Пензенский государственный университет


Номер: 3-1
Год: 2017
Страницы: 12-15
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

dye-sensitized, perovskite, solar cells, efficiency, Gratzel cells, photovoltage, the electron lifetime, titanium dioxide, transparent conductive coatings, volt-current characteristics, СКСЭ, ГОНП, солнечные элементы, энергоэффективность, ячейки Гретцеля, фотонапряжение, время жизни электрона, диоксид титана, прозрачные проводящие покрытия, вольт-амперные характеристики

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Предложенная в данной статье методика расчета позволяет проводить комплексный анализ производительности солнечных элементов и допускает дальнейшее развитие численных методов для проектирования и оптимизации любых типов солнечных элементов третьего поколения (ячейки Гретцеля и солнченые элементы на основе перовскита)

Текст научной статьи

В данной работе использована методика расчета для получения вольтамперных характеристик СКСЭ на основе рутениевого красителя. Однако методика может быть применена к СКСЭ на основе любого другого красителя. Коэффициент поглощения рутениевого красителя в диапазоне от до и другие параметры и константы взяты из источников [1, 2, 3] и представлены в таблице 1. Таблица 1 Параметры и константы, использованные в модели 5.6 () T 300 K 0.9 эВ 0.95 D На рисунке 1 представлена вольтамперная характеристика, полученная в зависимости от времени жизни электрона при толщине d=20 нм и = 0.9. Таблица 2 Значения и мВ , % 0.8 11.170 819 0.828 7.572 0.9 12.470 822 0.858 8.482 0.95 13.120 823 0.827 8.937 1 13.770 824 0.827 9.392 Из таблицы 2 видно, что при увеличении , растет плотность тока короткого замыкания, а вместе с ним и энергоэффективность СКСЭ, тогда как напряжение холостого хода и фактор заполнения остаются практически неизменными. На рисунках 2а и 2б изображены зависимости и [2,3]. Видно, что толщина данного слоя является важнейшим технологическим параметром, определяющим плотность тока короткого замыкания и энергоэффективность СКСЭ. Плотность тока короткого замыкания и энергоэффективность СКСЭ достигают максимальных значений в интервале от d=15 нм до d=20 нм [4, 5]. Дальнейшее увеличение толщины приводит к уменьшению значений и эффективности СКСЭ. Также следует отметить, что толщина слоя TiO2 практически не влияет на напряжение холостого хода и фактор заполнения. Кривые, изображенные на рисунках 3 (а) и 3 (б), отвечают значениям плотности тока короткого замыкания и энергоэффективности СКСЭ соответственно в зависимости от времени жизни электрона. Полученные величины и согласуются с уже описанными ранее в литературе значениями для данного типа СКСЭ [4,5]. Следовательно, предложенная методика расчета является рабочей и гибкой, поэтому она может быть использована для проектирования и оптимизации СКСЭ. Предложенная в данной статье методика расчета, позволяющая оптимизировать параметры любого типа СКСЭ, состоит из упрощенной физической модели и численного метода, допускающего решение системы дифференциальных уравнений, полученных из этой модели. Применение данной методики позволило определить вольтамперные характеристики СКСЭ на основе рутения и рассчитать и . Полученные результаты согласуются с описанными в литературе значениями. Также проанализировано влияние материала полупроводника и красителя и различных технологических параметров на производительность СКСЭ. Продемонстрировано, что оптимальная толщина слоя диоксида титана d = 15 нм, при этом дальнейшее увеличение приводит к незначительному уменьшению производительности СКСЭ. Показано также влияние времени жизни электрона. Значения свыше 40-50 мс не приводят к увеличению производительности СКСЭ. Таким образом, предложенная в данной статье методика расчета позволяет проводить комплексный анализ производительности СКСЭ и допускает дальнейшее развитие численных методов для проектирования и оптимизации любых типов СКСЭ. 1 - 2 - ; 3 - ; 4 - Рис. 1. Вольтамперная характеристика СКСЭ () в зависимости от времени жизни электрона Рис. 2а, 2б. График зависимости плотности тока от толщины и коэффициента энергоэффективности от толщины Рис. 3а, 3б. График зависимости плотности тока от толщины и коэффициента энергоэффективности от

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.