Search

У статті розглянуті шляхи підвищення ефективності фотоелектричних перетворювачів за рахунок застосування гетероструктур SnO2 | Zn2O3 – SiOx – nSi – n+Si і опрацювання технології виробництва контактних систем. Емпірично досліджено фізичні процеси, що відбуваються в гетероструктурах, проведено аналіз методологій та режимів їх отримання. Розглянуто значні переваги фотоелектричних перетворювачів на основі представлених структур в порівнянні із закордонними аналогами. Авторами запропонована альтернативна технологія створення контактних систем до гетероструктур і експериментально доведено, що відпалені контактні системи мають переваги, в першу чергу, з точки зору зниження числа технологічних операцій і до цього часу являються актуальними. Використання такої композиції дозволило знизити температуру відпалу, що привело до покращення морфології отриманих контактних систем у порівнянні з традиційними. Доведено, що застосування таких контактних систем дозволить підвищити ефективність фотоелектричних приладів за рахунок простоти технологічного процесу і дешевих матеріалів, що приведе до зниження собівартості виробу. In the article, the ways of increasing the efficiency of photoelectric transducers due to the application of SnO2 | Zn2O3 – SiOx – nSi – n + Si heterostructures and elaboration of the technology of contact systems production are dwelt upon. Physical processes, taking place in heterostructures, are empirically examined, the methodology and modes of their production are analyzed. It is sustained, that photoelectric transducers, produced on the basis of such structures, have significant advantages in comparison with foreign analogues. The authors proposed an alternative technology for creating contact systems to heterostructures and experimentally proved that annealed contact systems have advantages, primarily in terms of reducing the number of technological operations and are still relevant. The use of such a composition allowed to reduce the annealing temperature, which led to improved morphology of the obtained contact systems compared to traditional ones. It is proved that the application of such contact systems will increase the efficiency of photoelectric appliances due to simplicity of technological process and cheap materials, that will lead to the reduction of cost price of the product.

Possibilities of increasing the efficiency by more than 20 % for silicon photoelectric converters made in China have been investigated. It has been established by the method of computer simulation that the life-times of nonequilibrium charge carriers, which are 520 μs, realized in such photoelectric converters, do not limit the possibility of increasing their efficiency by more than 20 %. It is shown that an increase in the photocurrent density to 43.1 mA/cm2 leads to an increase in efficiency to 20.1 %, and a decrease in the diode saturation current density to 3.1∙10-14 A/cm2 leads to an increase in efficiency to 20.4 %. Simultaneous change of these diode characteristics leads to an increase in efficiency to 23.1 %. The paper proposes physical and technological approaches to increase the photocurrent density and reduce the diode saturation current density in ready-made photovoltaic converters. The study of the influence of operating temperature on the efficiency of crystalline silicon photoelectric converters is carried out in the article. It is shown that with increasing operating temperature the relative decrease in the efficiency of single-crystal devices is –0.7 relative %/C, which is significantly higher than in the instrument structures of European production and due to non-traditional decrease in short-circuit current density. Mathematical modeling of the influence of light-emitting diode characteristics on the efficiency of crystalline silicon solar cells showed that the decrease in the efficiency of instrument structures with increasing operating temperature is due not only to an increase in diode saturation current density from 10-13 A to 3·10-13 A, which is 300 %, but also by reducing the shunt resistance from 2.5 kOhm to 1.5 kOhm. A study of the effect of operating temperature on the diode saturation current showed that the height of the potential barrier in the studied silicon photovoltaic converters is 0.87 eV, due to the insufficient level of doping of the base material. The limited height of the potential barrier leads to an unconventional decrease in the shunt resistance with increasing operating temperature., Исследованы возможности повышения коэффициента полезного действия кремниевых фотоэлектрических преобразователей китайского производства более чем на 20 %. Методом компьютерного моделирования установлено, что время жизни неравновесных носителей заряда, составляющее 520 мкс, реализуемое в таких фотоэлектрических преобразователях, не ограничивает возможности повышения их коэффициента полезного действия более чем на 20%. Показано, что увеличение плотности фототока до 43,1 мА/см2 приводит к увеличению коэффициента полезного действия до 20,1 %, а уменьшение плотности тока насыщения диода до 3,1∙10-14 А/см2 приводит к увеличению коэффициента полезного действия до 20,4 %. Одновременное изменение этих характеристик диодов приводит к увеличению коэффициента полезного действия до 23,1 %. В статье предложены физические и технологические подходы к увеличению плотности фототока и снижению плотности тока насыщения диодов в готовых фотоэлектрических преобразователях. В статье проведено исследование влияния рабочей температуры на коэффициент полезного действия фотоэлектрических преобразователей из кристаллического кремния. Показано, что при повышении рабочей температуры относительное снижение коэффициента полезного действия монокристаллических устройств составляет–0,7 отн. %/С, что значительно выше, чем в приборных конструкциях европейского производства, и за счет нетрадиционного снижения короткого замыкания. Математическое моделирование влияния характеристик светодиода на коэффициент полезного действия солнечных элементов из кристаллического кремния показало, что снижение коэффициента полезного действия приборных структур с повышением рабочей температуры связано не только с увеличением плотности тока насыщения диода с 10-13 А до 3·10-13 А, что составляет 300 %, но также за счет уменьшения сопротивления шунта с 2,5 кОм до 1,5 кОм. Исследование влияния рабочей температуры на ток насыщения диода показало, что высота потенциального барьера в исследованных кремниевых фотоэлектрических преобразователях составляет 0,87 эВ из-за недостаточного уровня легирования основного материала. Ограниченная высота потенциального барьера приводит к необычному уменьшению сопротивления шунта с увеличением рабочей температуры., Досліджено можливості збільшення коефіцієнта корисної дії більш ніж на 20 % для кремнієвих фотоелектричних перетворювачів китайського виробництва. Методом комп’ютерного моделювання встановлено, що час життя нерівноважних носіїв заряду, який становить 520 мкс, реалізований у таких фотоелектричних перетворювачах, не обмежує можливості підвищення їх ефективності більш ніж на 20 %. Показано, що збільшення щільності фотоструму до 43,1 мА/см2 призводить до збільшення коефіцієнта корисної дії до 20,1 %, а зниження густини струму насичення діода до 3,1∙10–14 А/см2 призводить до збільшення коефіцієнта корисної дії до 20,4 %. Одночасна зміна цих характеристик діода призводить до збільшення коефіцієнта корисної дії до 23,1 %. У роботі запропоновано фізико-технологічні підходи до збільшення густини фотоструму та зменшення густини струму насичення діода у готових фотоелектричних перетворювачах. У статті проведено дослідження впливу робочої температури на коефіцієнт корисної дії кристалічних кремнієвих фотоелектричних перетворювачів. Показано, що з підвищенням робочої температури відносне зниження коефіцієнта корисної дії монокристалічних приладів становить –0,7 відносних %/C, що значно вище, ніж у конструкціях приладів європейського виробництва та за рахунок нетрадиційного зниження короткого замикання. Математичне моделювання впливу характеристик світлодіодів на коефіцієнт корисної дії кристалічних кремнієвих сонячних батарей показало, що зниження коефіцієнта корисної дії конструкцій приладів при підвищенні робочої температури обумовлено не тільки збільшенням густини струму насичення діода з 10-13 А до 3·10-13 А, що становить 300 %, а також за рахунок зниження опору шунта з 2,5 кОм до 1,5 кОм. Дослідження впливу робочої температури на струм насичення діода показало, що висота потенціального бар’єру в досліджуваних кремнієвих фотоелектричних перетворювачах становить 0,87 еВ, що обумовлено недостатнім рівнем легування основного матеріалу. Обмежена висота потенційного бар’єру призводить до нетрадиційного зниження опору шунта при підвищенні робочої температури.

The main goal of energy development for the period up to 2035 is to ensure energy security and the transition to energy efficient and energy-saving use and consumption of energy resources with the introduction of innovative technologies. Photovoltaic converters in power systems can be exposed to weathering and physics, which will reduce efficiency or interfere with normal operation. One of the possible effects is shading of photovoltaic panels. The choice of components for the construction of a photovoltaic system should combine reliability, ease of operation and reasonable price. Considerable attention is paid to the issue of providing autonomous, highly efficient and reliable electricity generation by electric power systems based on photoelectric converters. The publications consider the components of autonomous power systems based on photovoltaic converters, in particular, batteries and photovoltaic panels. Some parameters and characteristics of these elements are analyzed, but not enough attention is paid to the selection and generalization of factors that affect the efficiency and reliability of such systems. The aim of the article is to consider photovoltaic converters, their parameters and characteristics, as well as the main factors influencing the efficiency and reliability of their operation in power systems. According to the considered factors of influence, it is possible to state that overheating is the most critical. To prevent overheating, it is necessary to ensure sufficient heat dissipation (increase the size of the junction box for better heat dissipation to the outside). In addition, you should use diodes with a lower leakage current. They will have a higher direct voltage drop and power dissipation, so the p-n junction temperature at shutdown will be higher, but the overall effect will be positive. This approach allows the diode to remain in working condition at a higher temperature., Забезпечення автономної, високоефективної та надійної генерації електроенергії системами на основі фотоелектричних перетворювачів є актуальним завданням. Недостатньо уваги приділено факторам, що впливають на ефективність і надійність роботи таких систем. Відповідно до розглянутих факторів впливу, найбільш критичним є перегрівання. Для запобігання перегріванню необхідно забезпечити достатнє тепловідведення, збільшити розмір з’єднувальної коробки для кращого розсіювання тепла назовні. Крім того, варто використовувати діоди з меншим струмом витоку.

Досліджено можливості збільшення коефіцієнта корисної дії більш ніж на 20% для кремнієвих фотоелектричних перетворювачів китайського виробництва. Методом комп’ютерного моделювання встановлено, що час життя нерівноважних носіїв заряду, який становить 520 мкс, реалізований у таких фотоелектричних перетворювачах, не обмежує можливості підвищення їх ефективності більш ніж на 20%. Показано, що збільшення щільності фотоструму до 43,1 мА/см² призводить до збільшення коефіцієнта корисної дії до 20,1%, а зниження густини струму насичення діода до 3,1∙10⁻¹⁴ А/см² призводить до збільшення коефіцієнта корисної дії до 20,4%. Одночасна зміна цих характеристик діода призводить до збільшення коефіцієнта корисної дії до 23,1%. У роботі запропоновано фізико-технологічні підходи до збільшення густини фотоструму та зменшення густини струму насичення діода у готових фотоелектричних перетворювачах. Possibilities of increasing the efficiency by more than 20% for silicon photoelectric converters made in China have been investigated. It has been established by the method of computer simulation that the life-times of nonequilibrium charge carriers, which are 520 μs, realized in such photoelectric converters, do not limit the possibility of increasing their efficiency by more than 20%. It is shown that an increase in the photocurrent density to 43.1 mA/cm² leads to an increase in efficiency to 20.1%, and a decrease in the diode saturation current density to 3.1∙10⁻¹⁴ A/cm² leads to an increase in efficiency to 20.4%. Simultaneous change of these diode characteristics leads to an increase in efficiency to 23.1%. The paper proposes physical and technological approaches to increase the photocurrent density and reduce the diode saturation current density in ready-made photovoltaic converters.

Досліджено можливості підвищення ефективності понад 20 % для кремнієвих фотоелектричних перетворювачів китайського виробництва. Методом комп'ютерного моделювання встановлено, що реалізовані в таких фотоелектричних перетворювачах часи життя нерівноважних носіїв заряду, які складають 520 мкс, не обмежують можливість збільшення їх ККД понад 20 %. Показано, що збільшення густини фотоструму до 43,1 мА/см2 призводить до зростання ККД до 20,1 %, а зниження густини діодного струму насичення до 3,1∙10 – 14 A/см2 зумовлює зростання ККД до 20,4 %. Одночасна зміна цих діодних характеристик призводить до збільшення ККД до 23,1 %. У роботі пропонуються фізикотехнологічні підходи для збільшення густини фотоструму і зменшення густини діодного струму насичення в готових фотоелектричних перетворювачах. У статті проведено дослідження впливу робочої температури на ефективність кристалічних кремнієвих фотоелектричних перетворювачів. Показано, що зі зростанням робочої температури відносне зниження ККД монокристалічних приладів становить – 0,7 відн. %/C, що істотно вище, ніж в приладових структурах європейського виробництва і обумовлено нетрадиційним зниженням густини струму короткого замикання. Математичне моделювання впливу світлових діодних характеристик на ККД кристалічних кремнієвих сонячних елементів показало, що зменшення ефективності приладових структур при збільшенні робочої температури обумовлено не тільки зростанням густини діодного струму насичення з 10 – 13 до 3·10 – 13 А, що складає 300 %, але й зниженням шунтуючого опору з 2,5 до 1,5 кОм. Дослідження впливу робочої температури на діодний струм насичення показало, що висота потенційного бар'єру в досліджених кремнієвих фотоелектричних перетворювачах складає 0,87 еВ, що обумовлено недостанім рівнем легування базового матеріалу. Обмеженість висоти потенційного бар'єру призводить до нетрадиційного зниження електроопору, що шунтує, при збільшенні робочої температури. Possibilities of increasing the efficiency by more than 20 % for silicon photoelectric converters made in China have been investigated. It has been established by the method of computer simulation that the lifetimes of nonequilibrium charge carriers, which are 520 µs, realized in such photoelectric converters, do not limit the possibility of increasing their efficiency by more than 20 %. It has been shown that an increase in the photocurrent density to 43.1 mA/cm2 leads to an increase in the efficiency to 20.1 %, and a decrease in the diode saturation current density to 3.1∙10 – 14 A/cm2 leads to an increase in the efficiency to 20.4 %. Simultaneous change of these diode characteristics leads to an increase in the efficiency to 23.1 %. The paper proposes physical and technological approaches to increase the photocurrent density and reduce the diode saturation current density in ready-made photovoltaic converters. The study of the influence of operating temperature on the efficiency of crystalline silicon photoelectric converters has been carried out in the article. It has been shown that with increasing operating temperature the relative decrease in the efficiency of single-crystal devices is – 0.7 relative %/C, which is significantly higher than in the device structures of European production and due to non-traditional decrease in short-circuit current density. Mathematical modeling of the influence of light-emitting diode characteristics on the efficiency of crystalline silicon solar cells showed that a decrease in the efficiency of device structures with increasing operating temperature is due not only to an increase in diode saturation current density from 10 – 13 to 3·10 – 13 A, which is 300 %, but also by reducing the shunt resistance from 2.5 to 1.5 kOhm. A study of the effect of operating temperature on the diode saturation current showed that the height of the potential barrier in the studied silicon photovoltaic converters is 0.87 eV due to the insufficient level of doping of the base material. The limited height of the potential barrier leads to an unconventional decrease in the shunt resistance with increasing operating temperature.

At the present time, solar heat and power generation systems have become quite widely used as alternative sources of clean energy. However, a systematic analysis of technical solutions to the development of this system, as well as possible areas for improvement, both in terms of improving efficiency and experimental characteristics in the literature, in our opinion, is not enough.The review article analyzes the technical and operational characteristics of currently developed solar systems based on thermal and photoelectric converters of solar energy and the main areas of improvement of PV/T modules as part of the system.It is noted that combining a PV panel and a solar collector (PV/T) into one module makes it possible to significantly increase the efficiency of solar / thermal and electrical energy.The results of developments and researches of these systems received by authors are resulted., В обзорной статье проанализированы технические и эксплуатационные характеристики разработанных на текущий момент солнечных систем на основе термических и фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии и основные направления усовершенствования PV/T модулей в составе систем., На даний час сонячні тепло- і електрогенеруючі системи набули досить широкого застосування, як альтернативні джерела екологічно чистої енергії. Однак системного аналізу технічних рішень досягнутого розвитку цих систем, а також можливих напрямів їх удосконалення, як з точки зору підвищення ефективності роботи, так і експериментальних характеристик, чого в літературі, на наш погляд, недостатньо.В оглядовій статті проаналізовано технічні і експлуатаційні характеристики розроблених на даний час сонячних систем на основі термічних і фотоелектричних перетворювачів сонячної енергії і основні напрями удосконалення PV/T модулів у складі систем.Відзначається, що об’єднання PV панелі і сонячного колектора (PV/T) в один модуль дає можливість суттєво підвищити ефективність отримання сонячної/теплової і електричної енергії.Наведені результати розробок і досліджень цих систем, отриманих авторами.

Film solar cells have been investigated to meet the need for an alternative system of electricity supply during the elimination and prevention of an emergency when an electricity supply system is damaged. Given the high degradation resistance of cadmium telluride, the study has examined the two-way sensitive solar cells based on CdS/CdTe with a super-thin base layer suitable for forming tandem structures. Creating the tandem structures makes it possible to improve the efficiency by placing another photoconverter at the front surface. We have measured the light volt-ampere characteristics of ITO/CdS/CdTe/Cu/ITO solar cells with a base layer thickness of 1 µm when simultaneously lighting the rear and frontal sides. It has been experimentally shown that two-way lighting makes it possible to increase the electrical power generated by the device structure by 30 %.The study of the spectral dependences of transmittance has shown that the device structures ITO/CdS/CdTe/Cu/ITO with a thickness of the base layer of 1 µm demonstrate, in the spectral range (0.82‒1.10) µm, average transmittance of 0.58. Examining the light volt-ampere characteristics of the solar cells Mo/CuInSe2/CdS/ZnO/ZnO:Al/Ni: Al/Ni has shown that placing, at its frontal surface, the solar element ITO/CdS/CdTe/Cu/ITO leads to a decrease in efficiency from 11.2 % to 6.0 %. Such a decrease is primarily due to a decrease in the short-circuit current density from 25.9 mA/cm2 to 13.8 mA/cm2. However, as the efficiency of the ITO/CdS/CdTe/Cu/ITO solar element is 7.8 %, the tested tandem photovoltaic converters ITO/CdS/CdTe/Cu/ITO – Mo/CuInSe2/CdS/ZnO/ZnO:Al/Ni demonstrated the efficiency 13.8 %, Для удовлетворения потребности в альтернативной системе электрообеспечения при ликвидации и предупреждении чрезвычайной ситуации в условиях повреждения системы электроснабжения исследованы пленочные солнечные элементы. С учетом высокой деградационной устойчивости теллурида кадмия для исследования были выбраны двусторонне чувствительные солнечные элементы на основе CdS/CdTe со сверхтонким базовым слоем, пригодные для формирования тандемных структур. Создание тандемных структур позволяет увеличить коэффициент полезного действия за счет размещения на передней поверхности другого фотопреобразователя. Проведено измерение световых вольт-амперных характеристик солнечных элементов ITO/CdS/CdTe/Cu/ITO с толщиной базового слоя 1 мкм, при одновременном освещении с тыльной и фронтальной сторон. Экспериментально показано, что двустороннее освещение позволяет повысить электрическую мощность, вырабатываемую приборной структурой, на 30%.Исследование спектральных зависимостей коэффициента пропускания показали, что приборные структуры ITO/CdS/CdTe/Cu/ITO с толщиной базового слоя 1 мкм в спектральном диапазоне (0,82–1,10) мкм имеют средний коэффициент пропускания 0,58. Исследование световых вольт-амперных характеристик солнечных элементов Mo/CuInSe2/CdS/ZnO/ZnO: Al/Ni показали, что размещение на его фронтальной поверхности солнечного элемента ITO/CdS/CdTe/Cu/ITO приводит к снижению коэффициента полезного действия с 11,2 % до 6,0 %. Такое снижение, в первую очередь, обусловлено уменьшением плотности тока короткого замыкания с 25,9 мА/см2 до 13,8 мА/см2. Однако, поскольку коэффициент полезного действия солнечного элемента ITO/CdS/CdTe/Cu/ITO составляет 7,8 %, то апробированы тандемные фотоэлектрические преобразователи ITO/CdS/CdTe/Cu/ITO - Mo/CuInSe2/CdS/.ZnO/ZnO: Al/N продемонстрировали эффективность 13,8 %, Для задоволення потреби у альтернативній системі електрозабезпечення під час ліквідації та попередження надзвичайної ситуації в умовах пошкодження системи електропостачання досліджено плівкові сонячні елементи. З урахуванням високої деградаційної стійкості телуриду кадмію для дослідження було обрано двосторонньо чутливі сонячні елементи на основі CdS/CdTe з надтонким базовим шаром придатні для формування тандемних структур. Створення тандемних структур дозволяє збільшити коефіцієнт корисної дії за рахунок розміщення на фронтальній поверхні іншого фотоперетворювача. Проведено вимірювання світлових вольт-амперних характеристик сонячних елементів ITO/CdS/CdTe/Cu/ITO з товщиною базового шару 1 мкм, при одночасному освітленні з тильної та фронтальної сторін. Експериментально показано, що двостороннє освітлення дозволяє підвищити електричну потужність, що виробляється приладовою структурою, на 30 %.Дослідження спектральних залежностей коефіцієнту пропускання показали, що приладові структури ITO/CdS/CdTe/Cu/ITO з товщиною базового шару 1 мкм в спектральному діапазоні (0,82–1,10) мкм мають середній коефіцієнт пропускання 0,58. Дослідження світлових вольт-амперних характеристик сонячних елементів Mo/CuInSe2/CdS/ZnO/ZnO:Al/Ni показали, що розміщення на його фронтальній поверхні сонячного елементу ITO/CdS/CdTe/Cu/ITO призводить до зниження коефіцієнту корисної дії з 11,2 % до 6,0 %. Таке зниження, в першу чергу, обумовлене зменшенням густини струму короткого замикання з 25,9 мА/см2 до 13,8 мА/см2. Однак, оскільки коефіцієнт корисної дії сонячного елементу ITO/CdS/CdTe/Cu/ITO становить 7,8 %, то апробовані тандемні фотоелектричні перетворювачі ITO/CdS/CdTe/Cu/ITO – Mo/CuInSe2/CdS/.ZnO/ZnO:Al/N продемонстрували ефективність 13,8 %

Роботу викладено на 99 сторінках, вона містить 5 розділів, 35 ілюстрації, 24 таблиць і 56 джерел в переліку посилань. Об’єктом дослідження є тонкі плівки оксидів ZnO і ІТО. Предмет роботи – дослідження вольт-амперних, температурних та спектральних характеристик тонких плівок ІТО і ZnO, які сформовані магнетронним методом, при різних технологічних режимах. Мета роботи – розробка технологічного режиму нанесення тонких плівок ZnO і ІТО для застосування їх в фотоелектричних перетворювачах. В першому розділі подано літературний огляд, в якому аналізуються проблеми використання тонких плівок оксидів металів у якості захисних, просвітлюючих і провідних шарів для ФЕП. В другому розділі роботи подано огляд матеріалів, які можна використовувати у вигляді тонких просвітлюючих покриттів, а також їх застосування. В третьому розділі приводяться фізичні, хімічні і електрохімічні методи нанесення оптичних покриттів, їх переваги та недоліки. В четвертому розділі представлено процес отримання, а також результати досліджень вольт-амперних, температурних та спектральних характеристик тонких плівок ZnO і ІТО. В п’ятому розділі розроблено стартап-проект, для запуску маштабного виробництва тонких плівок ІТО для космічних апаратів. The work is spread over 99 pages, it contains 5 sections, 35 illustrations, 24 tables and 36 sources in the list of references. The object of study is thin films of ZnO and ITO oxides. The subject of study is the study of current-voltage, temperature and spectral characteristics of ZnO and ITO thin films, which are formed by the magnetron method, at different technological modes. The purpose of the work is to develop a technological regime of deposition of ZnO and ITO thin films for use in photoelectric converters. The first section provides a literature review that examines the problem of the use of thin films of metal oxides in the form of protective, illuminating and conductive layers for PEC. The second section of the paper provides an overview of the materials that can be used in the form of thin illuminating coatings, as well as their application. The third section describes the physical, chemical and electrochemical methods of optical coatings, their advantages and disadvantages. In the fourth section, the process of obtaining, as well as the results of studies of current-voltage, temperature and spectral characteristics of ZnO and ITO thin films are presented. The fifth section is a startup project to launch large-scale production of thin ITO films for spacecraft.

Роботу викладено на 98 сторінках, вона містить 5 розділів, 38 ілюстрацій, 9 таблиць та 51 джерело в переліку посилань. Метою дипломного проекту є розробка установки для слідкування за точкою максимальної потужності фотоелектричних перетворювачів, яка відрізняється від аналогічних рішень простотою алгоритму роботи та мінімальною затратою енергоресурсів мікроконтролера. У першому розділі проведено аналіз літератури пошук існуючих патентних рішень відслідковування точки максимальної потужності, сформовано уявлення про конструктивні та структурні рішення, характеристики та параметри пристрою, що розробляється. У другому розділі роз роблено структурну схему, схему електричну принципову, розрахунок схеми електричної принципової, який підтверджує правильність схемотехнічного рішення. У третьому розділі зроблено аналіз класів точності, типів та матеріалів ДП. У четвертому розділі виконано розрахунки, що підтверджують працездатність схеми. У п’ятому розділі розроблено програмне забезпечення для керування пристроєм слідкування за ТМП. The work presented on 98 pages consists of 5 parts, 38 figures, 9 tables and 51 sources in the list of references. The purpose of the diploma project is to develop a facility for monitoring the point of maximum power of photovoltaic converters, which differs from similar solutions by the simplicity of the algorithm of work and the minimum energy consumption of the microcontroller. The first section of the work deals with analysis of the literature is carried out searching for existing patent solutions of the maximum power point tracking, the conception of constructive and structural solutions, characteristics and parameters of the device being developed are formed. In the second section, the structural scheme, the circuit diagram of electric principles, the calculation of the circuit of the electric principle, which confirms the correctness of the circuit design is developed. In the third section, an analysis of the classes of accuracy, types and materials of the PCB. In the fourth section, the calculations, which confirm the efficiency of the scheme, are performed. In the fifth section developed software to control the MPPT device.

В роботі було проведено огляд існуючих типів перетворювачів сонячної енергії, який показав, що вони поділяються на фотоелектричні перетворювачі, геліоелектростанції та сонячні колектори. Розглянуто їх принципи роботи та навдені переваги та недоліки до кожного типу. Наведено сучасні області застосування та перспективи використання.

Автономна сонячна тригенераційна енергоустановка з гібридними фотоелектричними модулями, об'єднаними в батарею, зі спільним охолоджувальним колектором. Кожен модуль містить дві коаксіально розташовані скляні трубки, з'єднані між собою з утворенням вакуумної колби. Внутрішня трубка покрита фотоелектричними перетворювачами (ФЕП), з'єднаними в послідовний ланцюг з виведеними електричними гермо контактами. Акумулятор, контролер, інвертор, послідовні ланцюги із ФЕП кожного фотоелектричного модуля (ФЕМ) приєднані через контролер до акумулятора. До іншого виходу контролера приєднані споживачі постійного струму безпосередньо. Споживачі змінного струму приєднані через інвертор. Гібридний ФЕМ містить термосифон у вигляді окремого металевого корпусу, запаяного з обох сторін, наповненого під вакуумом робочим тілом з фазовим переходом і низькою температурою замерзання, розташований у вакуумній колбі типу посудини Дьюара. Герметичний корпус термосифона виконаний із чистої червоної міді, з конденсатором, контактуючим зі спільним охолоджувальним колектором, наповненим рідким незамерзаючим теплоносієм, бак-акумулятор з теплообмінником, вхідним і вихідним трубопроводами, з термодатчиком на вхідному трубопроводі і вихровим насосом на вихідному трубопроводі. Установка додатково містить абсорбційний холодильник, приєднаний до бака акумулятора.

Задля широкомаштабного використання сонячних елементів на основі GaAs необхідно підвищувати їх ефективність та знижувати витрати на їх виготовлення. Існуюча модель, що описує процеси у напівпровідниковому матеріалі, має значні спрощення та не враховує цілий ряд значних процесів. У роботі розглянута проблема оптимізації процесів у сонячних елементах на основі арсеніду галію, запропоновано врахування механізмів променевої, поверхневої рекомбінації, котрі мають суттєвий вплив і раніше в рамках фізичної моделі не розглядалися. Також у роботі розглянуто методи врахування повторного поглинання фотонів, вплив якого у сонячних елементах на основі GaAs враховується шляхом побудови моделі повторного поглинання фотонів. За основу запропонованої моделі обрано модель повторного поглинання фотонів Штейнера, яка успішно застосовується для моделювання одноперехідних сонячних батарей GaAs з урахуванням деяких граничних умов щодо врахування процесів рекомбінації на внутрішніх поверхнях приладу. Розрахунки з використанням запропонованої моделі дозволили запропонувати оптимізоване рішення тонких сонячних елементів на основі GaAs з хорошим дзеркалом на задній стороні та зниженою поверхневою рекомбінацією. For large-scale GaAs-based solar cells using, it is necessary to increase their efficiency and reduce the cost of their manufacture. The existing model, which describes the processes in the semiconductor material, has significant simplifications and does not take into account a number of significant processes. The article considers the problem of processes in gallium arsenide based solar cells optimization, proposes to take into account the mechanisms of radiation, surface recombination, which have a significant impact and have not been previously considered in the physical model. The article also considers methods for taking into account the photon reabsorption, the effect of which in GaAs based solar cells is taken into account by building a model of photon reabsorption. The proposed model is based on the Steiner photon absorption model, which is successfully used for modeling single-junction GaAs solar cells, taking into account some boundary conditions considering recombination processes on the device inner surfaces. Calculations using the proposed model allowed us to offer an optimized solution of thin GaAs based solar cells with a good back surface mirror and reduced surface recombination.

У цій роботі представлені результати розробки і дослідження радіаційної стійкості металізації сенсора кутових координат Сонця, який розроблений на основі звичайних фотоелектричних перетворювачів – сонячних батарей. У наші дні багатошарові сонячні батареї на основі А 3 В 5 активно розвиваються у сфері конструювання систем електроживлення космічних апаратів, але ще є доцільним використання кремнієвих сонячних батарей та сенсорів на основі кремнію в низькоорбітальних космічних апаратах та інших космічних застосунках. Дослідження на радіаційну стійкість проводили на сонячних елементах з n + -р-р + структурою. Сенсор кутових координат Сонця піддавали дії потоку електронів з енергією 7 МеВ. Щільність прискореного потоку електронів складала 3·10 8 см -2 с -1 в атмосфері. Значення поглиненої дози опромінення досягали 100 крад (Si)., This paper presents the results of research and development of radiation resistance metallization sensor angular coordinates of the Sun , which is developed on the basis of conventional photovoltaic cells - solar cells. Nowadays, multi-layer solar cells based on A3B5 actively developed in the design of systems of power spacecraft, but is it appropriate to use silicon solar cells and sensors based on silicon LEO spacecraft and other space applications. Research on radiation resistance was performed on solar cells with n +- p -p + structure. Sensor angular coordinates of the sun exposed to the flow of electrons with an energy of 7 MeV. The density of the accelerated electron flux was 3 · 108 cm- 2s -1 in the atmosphere. The value of the absorbed radiation dose reached 100 steals (Si).

This paper investigates the process of chemical deposition of CdS films from ammonia-thiourea solutions. It was established that a change in the turbidity of solution occurs in the process of chemical deposition. The results of visual observations and measurement of turbidity of solution allowed us to establish that these dependences could be used to monitor the status of the process. Visual observations correlate with the obtained dependences for turbidity and suggest that the chemical deposition of CdS includes the accumulation of colloidal-dispersed precipitate in the volume of solution, agglomeration of CdS particles, and a stationary mode of the CdS film growth at the surface of a sample. The first stage of the process is matched by a sharp increase in the turbidity of solution; the second stage is accompanied by the emergence of a maximum in the dependence. No significant change in turbidity occurs at the third stage. The observation of morphology of the resulting precipitate allowed us to establish working concentrations of reagents in solution, which ensure obtaining a high-quality CdS film with a thickness not less than 100 μm. The working concentrations of cadmium chloride, ammonia, and thiourea are, respectively, 1.8, 0.6, and 8.4 g·l–1.It was assumed that the CdS formation is accompanied by the formation of thiourea. This is confirmed by data on the analysis of a working solution. An analysis of the solution revealed high concentrations of the CO32– ions, which are a product of the thiourea decomposition. The data obtained are a preliminary stage in the development of a technology of chemical deposition of CdS films from ammonia-thiourea solutions., Досліджений вплив концентрації реагентів на зміну мутності в процесі хімічного осадження плівок сульфіду кадмію з аміачно-тіокарбамідних розчинів. За результатами досліджень зміни мутності розчинів в процесі осадження та морфології одержаного осаду визначені концентрації CdCl2, NH4OH і CS(NH2)2 при яких утворюється суцільна плівка CdS. Проведена робота дозволила встановити умови формування суцільних плівок CdS, що є передумовою для розробки контрольованого процесу виготовлення фотоелектричних перетворювачів, Исследовано влияние концентрации реагентов на изменение мутности в процессе химического осаждения пленок сульфида кадмия из аммиачно-тиокарбамидных растворов. По результатам исследований изменения мутности растворов и морфологии полученного осадка определены концентрации CdCl2, NH4OH и CS(NH2)2, при которых происходит образование сплошной пленки CdS. Проведенная работа позволила установить условия формирования сплошных пленок CdS, что является предпосылкой для разработки контролированного процесса изготовления фотоэлектрических преобразователей

This paper investigates the process of chemical deposition of CdS films from ammonia-thiourea solutions. It was established that a change in the turbidity of solution occurs in the process of chemical deposition. The results of visual observations and measurement of turbidity of solution allowed us to establish that these dependences could be used to monitor the status of the process. Visual observations correlate with the obtained dependences for turbidity and suggest that the chemical deposition of CdS includes the accumulation of colloidal-dispersed precipitate in the volume of solution, agglomeration of CdS particles, and a stationary mode of the CdS film growth at the surface of a sample. The first stage of the process is matched by a sharp increase in the turbidity of solution; the second stage is accompanied by the emergence of a maximum in the dependence. No significant change in turbidity occurs at the third stage. The observation of morphology of the resulting precipitate allowed us to establish working concentrations of reagents in solution, which ensure obtaining a high-quality CdS film with a thickness not less than 100 μm. The working concentrations of cadmium chloride, ammonia, and thiourea are, respectively, 1.8, 0.6, and 8.4 g·l⁻¹. It was assumed that the CdS formation is accompanied by the formation of thiourea. This is confirmed by data on the analysis of a working solution. An analysis of the solution revealed high concentrations of the CO₃²⁻ ions, which are a product of the thiourea decomposition. The data obtained are a preliminary stage in the development of a technology of chemical deposition of CdS films from ammonia-thiourea solutions. Досліджений вплив концентрації реагентів на зміну мутності в процесі хімічного осадження плівок сульфіду кадмію з аміачно­тіокарбамідних розчинів. За результатами досліджень зміни мутності розчинів в процесі осадження та морфології одержаного осаду визначені концентрації CdCl₂, NH₄OH і CS(NH₂)₂ при яких утворюється суцільна плівка CdS. Проведена робота дозволила встановити умови формування суцільних плівок CdS, що є передумовою для розробки контрольованого процесу виготовлення фотоелектричних перетворювачів.

Енергія є ключовим фактором, а також знаходиться у центрі економічних, соціальних та екологічних завдань сучасного розвитку. У статті запропоновано напрями поліпшення якості традиційних, а також освоєння нових напівпровідникових матеріалів і різних типів металізації. Особливо великі перспективи обіцяє застосування епітаксійних композицій для виготовлення фотоелектричних перетворювачів. Чітко проявляються тенденції створення найскладніших електронних пристроїв на основі багатошарових епітаксійних структур. При цьому формуються дуже високі вимоги до електрофізичних властивостей і досконалості структури кожного шару, ставляться завдання створення якісних та різких p-n переходів і гетеромеж на великих площах епітаксійних композицій. Energy is a main factor and it stays at the center of economic, social and ecological tasks of modern development. The article suggests directions for improving the quality of traditional as well as the development of new semiconductor materials and different types of metallization. The use of epitaxial compositions for the production of photoelectric converters promises particularly great prospects. The tendencies of creation of the most complex electronic devices on the basis of multilayer epitaxial structures are clearly shown. At the same time, very high requirements are imposed on the electrophysical properties and perfection of the structure of each layer; the problems of creating perfect and sharp p-n junctions and heteroboundaries on large areas of epitaxial compositions are posed.

Експериментально досліджено вплив робочої температури на ефективність кремнієвих фотоелектричних перетворювачів промислового виробництва. Показано, що зі зростанням робочої температури зниження коефіцієнта корисної дії становить 0,07%/ОC, що істотно вище, ніж в приладових структурах європейського і вітчизняного виробництва і обумовлено нетрадиційним зниження густини струму короткого замикання. На основі експериментальних результатів запропоновано концепцію гібридного фотоенергетичного модуля, оснащеного дзеркальними концентратором сонячного випромінювання та системою охолодження фотоелектричних перетворювачів для комплектації високоефективної фотоелектричної станції. Концентратор сонячного випромінювання, забезпечує 1.7 кратне підвищення електричної потужності модуля, а система водяного охолодження дозволяє знизити рівноважну температуру модуля на 10 градусів і зменшити вдвічі втрати ККД від перегріву. Реалізація пропонованої концепції дозволить зменшити кількість модулів необхідних для комплектації фотоелектричної станції заданої потужності. Study of temperature influence on the efficiency of photoelectric processes in industrial samples of Chinese production silicon solar cells production and development the concept of photoenergy hybrid module constructive solution. This article is inscribed to solving the problem of effectively cooling standard solar cells during its work at low concentrated solar radiation. Methodology. To solving the problem, we implemented three stages. On the first stage were carried out, experimental study the effect of temperature on the output and illuminated diode parameters of Chinese production silicon solar cells industrial samples. Based on this, the second stage is analysis of the physical mechanisms of temperature influence on the output and illuminated diode parameters of Chinese production silicon solar cells industrial samples. On the third stage, we carry out the development the of hybrid photoenergy module concept. Results. In this article, we carried out the experimentally study of working temperature influence on silicon solar cells industrial production efficiency. It is shown that with increasing of working temperature the reduction of efficiency is 0.07%/OC, that is significantly higher than the diode structures of European and Ukrainian production due to unconventional reduce of short-circuit current density. Based on the experimental results, for high-efficiency photovoltaic energy station it has been proposed the concept of hybrid photoenergy module equipped with mirror concentrator of solar radiation and cooling system. Achieved results allow to a 1.7 fold increase of electrical power, produced by module, with reduce the equilibrium temperature of the module up to 10 degrees and halve the loss of efficiency of overheating. Originality. Novelty of proposed water cooling system can reduce equilibrium module temperature by 10 degrees and doubled reduce the efficiency loss from overheating. Practical value. Practical implementation of proposed conception will reduce the number of modules needed to equipment photovoltaic power station.

У цій роботі представлені результати розробки і дослідження радіаційної стійкості металізації сенсора кутових координат Сонця, який розроблений на основі звичайних фотоелектричних перетворювачів – сонячних батарей. У наші дні багатошарові сонячні батареї на основі А₃В₅ активно розвиваються у сфері конструювання систем електроживлення космічних апаратів, але ще є доцільним використання кремнієвих сонячних батарей та сенсорів на основі кремнію в низькоорбітальних космічних апаратах та інших космічних застосунках. Дослідження на радіаційну стійкість проводили на сонячних елементах з n⁺-p-p⁺ структурою. Сенсор кутових координат Сонця піддавали дії потоку електронів з енергією 7 МеВ. Щільність прискореного потоку електронів складала 3·10⁸ см⁻²с⁻¹ в атмосфері. Значення поглиненої дози опромінення досягали 100 крад (Si). This paper presents the results of research and development of radiation resistance metallization sensor angular coordinates of the Sun, which is developed on the basis of conventional photovoltaic cells – solar cells. Nowadays, multi-layer solar cells based on А₃В₅ actively developed in the design of systems of power spacecraft, but is it appropriate to use silicon solar cells and sensors based on silicon LEO spacecraft and other space applications. Research on radiation resistance was performed on solar cells with n⁺-p-p⁺ structure. Sensor angular coordinates of the sun exposed to the flow of electrons with an energy of 7 MeV. The density of the accelerated electron flux was 3·10⁸ cm⁻²s⁻¹ in the atmosphere. The value of the absorbed radiation dose reached 100 steals (Si). В этой работе представлены результаты разработки и исследования радиационной стойкости металлизации сенсора угловых координат Солнца, который разработан на основе обычных фотоэлектрических преобразователей – солнечных батарей. В наши дни многослойные солнечные батареи на основе А₃В₅ активно развиваются в сфере конструирования систем электропитания космических аппаратов, но еще целесообразно использование кремниевых солнечных батарей и сенсоров на основе кремния в низкоорбитальных космических аппаратах и других космических приложениях. Исследования на радиационную стойкость проводили на солнечных элементах с n⁺-p-p⁺ структурой. Сенсор угловых координат Солнца подвергали воздействию потока электронов с энергией 7 МэВ. Плотность ускоренного потока электронов составляла 3·10⁸ см⁻²с⁻¹ в атмосфере. Значение поглощенной дозы облучения достигали 100 крад (Si).

In this work research results for photovoltaic cells with different efficiencies and fill factors are given. Perfection factors’ expressions are theoretically derived using modified Bessel functions. Bessel functions have arguments that proportional to temperature, p-n junction’s m factor and amplitudes of used harmonic voltages with different frequencies. It is determined that the integral perfection index is the most differential frequency voltage’s value measured when load is less than effective resistance of photovoltaic structure with p-n junction. References 7, figures 1, tables 2., В работе представлены результаты исследований кремниевых фотоэлектрических преобразователей с различными значениями коэффициентов полезного действия и факторов заполнения. Приводятся теоретически полученные выражения параметров качества, основанные на применении модифицированных функций Бесселя, аргументы в которых пропорциональны температуре, m-фактору p-n перехода и амплитудным значениям, применяемых разночастотных гармонических напряжений. Приводится интегральный показатель качества, являющийся наибольшим значением напряжения разностной частоты при нагрузках равных эффективному сопротивлению фотоэлектрической структуры с p-n переходом.Библ. 7, рис. 1, табл. 2, В роботі наводяться результати досліджень кремнієвих фотоелектричних перетворювачів з різними значеннями коефіцієнтів корисної дії та факторів заповнення. Також наводяться теоретичні вирази для параметрів якості, які отримуються з використанням модифікованих функцій Бесселя, аргументи в яких пропорційні температурі, m-фактору p-n перехода та амплітудним значенням, різночастотних гармонічних напруг. Пропонується інтегральний показник якості, який є найбільшим значенням напруги різницевої частоти коли навантаження равні ефективному опору фотоелектричної структури з p-n переходом. Бібл. 7, рис. 1, табл. 2

Розроблено і реалізовано технологічну схему низькотемпературного синтезу нанокристалічних плівок кремнія. Розроблено метод термічного вакуумного напилення в потоці високоенергетичних електронів. Створена теоретична модель структури тонкоплівкового фотоелектричного перетворювача на основі нанокристалічного кремнію (nc-Si). Модель враховує тривимірний розподіл потенційних бар'єрів. Вперше проаналізовані кількісні критерії конструктивних і технологічних параметрів - легування, профіль розподілу і градієнт концентрації легуючої домішки, глибини легування, співвідношення площ областей n і n+ - типів провідності. Розроблено кількісні критерії конструктивно-технологічних параметрів. Для досягнення коефіцієнту корисної дії вище 24 % необхідно забезпечити величину вбудованого позитивного заряду більш 2,5•10-2 Кл/м2 , щільність поверхневих станів на межі діелектрик – напівпровідник менше 1015 ев-1м-2, глибину n+ - області більш 3 мкм. Запропоновані і експериментально перевірені технологічні режими формування нанокристалів у плівках α-Si:H. Методом ІЧ-спектроскопії встановлені типи зв'язків в отриманих плівках Si-Sn-C, Si-О, Si-H, Si-H-N. Еліпсометричні дослідження показали, що значення показника переломлення змінюється в діапазоні 3-1,5. Методом електронно-променевого випару були синтезовані плівки нанокристалічного кремнію на основі заданих сплавів. Проведений пошук та оптимізація технологічних режимів синтезу плівок методом реактивного ВЧ-магнетронного розпилення. Досліджені процеси низькотемпературного синтезу. Розроблена та експериментально перевірена методика підвищення фоточутливості нанокристалічного кремнію. Розроблено спосіб перекристалізації при опроміненні напівпровідниковим ультрафіолетовим лазером. Отримано плівки мають високу провідність і оптичне поглинанням в області 400 нм. Гетеропереходи проявляють діодні характеристики при низьких значеннях напруги 0,01-0,2В в прямому включенні. Developed and implemented technological scheme of low-temperature synthesis of nanocrystalline silicon films. The method of thermal vacuum deposition in a stream of high-energy electrons. Theoretical model of the thin-film photovoltaic based nanocrystalline silicon (nc-Si). The model takes into account the three-dimensional distribution of potential barriers. For the first time analyzed the quantitative criteria of structural and technological parameters - doping profile distribution and concentration gradient dopant, doping depth, the ratio of the areas and regions n і n+ - type conductivity. A quantitative criteria of structural and technological parameters. To achieve efficiency ratio above 24% is necessary to ensure the value of the embedded positive charge over 2,5•10-2 Кл/м2 , density of surface states on the verge of insulator - semiconductor least 1015 ев-1м-2, depth n + - region more than 3 microns. Proposed and experimentally proven technological modes of formation of nanocrystals in films of α-Si:H. By IR spectroscopy established types of bonds in the obtained films Si-Sn-C, Si-О, Si-H, Si-H-N. Ellipsometric studies have shown that the value of the index of refraction ranges 3-1,5. By electron-beam evaporation were synthesized nanocrystalline silicon films based on the set of alloys. Conducted search and optimization of the technological conditions of the synthesis of films by reactive RF magnetron sputtering. The processes of low-temperature synthesis. Developed and experimentally tested method of increasing the photosensitivity of nanocrystalline silicon. The method of recrystallization during irradiation with ultraviolet semiconductor laser. Obtained films have high conductivity and optical absorption in the region of 400 nm. Show heterojunction diode characteristics at low voltage 0,01-0,2 In turn live. Разработана и реализована технологическая схема низкотемпературного синтеза нанокристаллических пленок кремния. Разработан метод термического вакуумного напыления в потоке высокоэнергетических электронов. Создана теоретическая модель структуры тонкопленочного фотоэлектрического преобразователя на основе нанокристаллического кремния (nc-Si). Модель учитывает трехмерное распределение потенциальных барьеров. Впервые проанализированы количественные критерии конструктивных и технологических параметров - легирование, профиль распределения и градиент концентрации легирующей примеси, глубины легирования, соотношение площадей областей n і n+ - типов проводимости. Разработаны количественные критерии конструктивно-технологических параметров. Для достижения коэффициента полезного действия выше 24% необходимо обеспечить величину встроенного положительного заряда более 2,5•10-2 Кл/м2, плотность поверхностных состояний на границе диэлектрик - полупроводник меньше 1015 ев-1м-2, глубину n + - области более 3 мкм. Предложены и экспериментально проверены технологические режимы формирования нанокристаллов в пленках α-Si:H. Методом ИК-спектроскопии установлены типы связей в полученных пленках Si-Sn-C, Si-О, Si-H, Si-H-N. Елипсометрични исследования показали, что значение показателя преломления изменяется в диапазоне 3-1,5. Методом электронно-лучевого испарения были синтезированы пленки нанокристаллического кремния на основе заданных сплавов. Проведенный поиск и оптимизация технологических режимов синтеза пленок методом реактивного ВЧ-магнетронного распыления. Исследованы процессы низкотемпературного синтеза. Разработана и экспериментально проверена методика повышения фоточувствительности нанокристаллического кремния. Разработан способ перекристаллизации при облучении полупроводниковым ультрафиолетовым лазером. Получены пленки имеют высокую проводимость и оптическое поглощением в области 400 нм. Гетеропереходы проявляют диодные характеристики при низких значениях напряжения 0,01-0,2 В в прямом включении.

Розроблено і реалізовано технологію формування нанопористого кремнія. Розроблено базові принципи і критерії конструктивно-технологічних параметрів фотоелектричних перетворювачів комбінованого типу з інверсійним каналом (величина вбудованого позитивного заряду в діелектрику, щільності поверхневих станів на кордоні діелектрик–напівпровідник, глибини електронно-діркового переходу, рівня легування областей бази і еміттера). Досягнуто високих значень коефіцієнту корисної дії (22-24,5%) при величині вбудованого позитивного заряду більш 2,5•10-2 Кл/м2 , щільності поверхневих станів на кордоні діелектрик – напівпровідник менше 1015 еВ-1м-2 та глибині n+ - області 3 мкм. Встановлені залежності електрофізичних, оптичних, фотоелектричних, люмінесцентних, термоелектричних властивостей пористого, нанопористого кремнію і гетероструктур на їхній основі від розмірів нанокристалів і пористості матеріалу. При розмірах нанокристалів 15–18 нм досягнута максимальна інтенсивність фотолюмінесценції і фоточутливості гетеропереходів. Встановлено основні закономірності формування шарів пористого і нанопористого кремнія. Визначено, що стабільний вміст водню в приповерхневій області до 3 мкм забезпечує пасивацію і зниження швидкості поверхневої рекомбінації. Встановлено, що шар пористого кремнію на текстурованій поверхні починає формуватися тільки між пірамідами уздовж основи. При збільшенні часу формування площа покриття пористого кремнію збільшується. Розроблено способи керування антивідбиваючими і фотолюмінесцентними властивостями фотоелектричних перетворювачів. Designed and implemented technology of nanoporous silicon. A basic principles and criteria of structural and technological parameters of photovoltaic cells combined type of inversion channel (value embedded positive charge in the dielectric, the density of surface states at the insulator-semiconductor boundary, the depth of electron-hole transition doping level domains base and emittera). Reached high values of the coefficient of performance (22-24,5%) at a value of embedded positive charge over 2,5•10-2 Кл/м2, the density of surface states on the border insulator - semiconductor least 1015 еВ-1м-2 and depth n+ - region 3 microns. Dependence electrical, optical, photovoltaic, luminescent, porous thermoelectric properties, nanoporous silicon heterostructures based on them the size of the nanocrystals, and porosity of the material. With dimensions of nanocrystals 15-18 nm reached a maximum intensity of photoluminescence and photoresponse heterojunctions. The basic laws of formation of porous layers and nanoporous silicon. Determined that stable hydrogen content in the surface region to 3 microns provides passivation and lower surface recombination velocity. Found that a layer of porous silicon textured surface begins to form only between the pyramids along the base. By increasing the time of forming the coverage area of porous silicon increases. Control Techniques antyvidbyvayuchymy and photoluminescence properties of photovoltaic cells. Разработан и реализован технологию формирования нанопористого кремния. Разработаны базовые принципы и критерии конструктивно-технологических параметров фотоэлектрических преобразователей комбинированного типа с инверсионным каналом (величина встроенного положительного заряда в диэлектрике, плотности поверхностных состояний на границе диэлектрик-полупроводник, глубины электронно-дырочного перехода, уровня легирования областей базы и емиттера). Достигнуто высоких значений коэффициента полезного действия (22-24,5%) при величине встроенного положительного заряда более 2,5•10-2 Кл/м2, плотности поверхностных состояний на границе диэлектрик - полупроводник менее 1015 еВ-1м-2 и глубине n + - области 3 мкм. Установлены зависимости электрофизических, оптических, фотоэлектрических, люминесцентных, термоэлектрических свойств пористого, нанопористого кремния и гетероструктур на их основе от размеров нанокристаллов и пористости материала. При размерах нанокристаллов 15-18 нм достигнута максимальная интенсивность фотолюминесценции и фоточувствительности гетеропереходов. Установлены основные закономерности формирования слоев пористого и нанопористого кремния. Определено, что стабильный содержание водорода в приповерхностной области до 3 мкм обеспечивает пассивацию и снижение скорости поверхностной рекомбинации. Установлено, что слой пористого кремния на текстурированной поверхности начинает формироваться только между пирамидами вдоль основания. При увеличении времени формирования площадь покрытия пористого кремния увеличивается. Разработаны способы управления антивидбиваючимы и фотолюминесцентные свойства фотоэлектрических преобразователей.

Using the computer simulation method it was studied the dependences of nonequili-brium electrons lifetime from concentration of elementary bulk point defects and various complexes of the bulk point defects, which may be present in the diode structures based on p-type conductivity boron doped silicon crystals with 10 Ohm-cm resistivity, grown by the Czochralski method. A number of obtained results well correlated with the experimental data related to the effects of photon degradation in solar cells which based on considered type silicon crystals (Si-SC) and influence of a stationary magnetic field on such devices efficiency. Overall, our results provide additional possibility for the evolution features prediction of electronic, and consequently, functional parameters, not only for Si-SC, but also for other devices based on such diode structures. It will allow looking for the most efficient and cost effective ways to optimize their design-technological solutions, and also estimates their reliability and durability level. Методом комп’ютерного моделювання досліджено залежності часу життя нерівноважних електронів від концентрації елементарних об’ємних точкових дефектів та різноманітних комплексів об’ємних точкових дефектів, які можуть бути присутніми в діодних структурах на основі кристалів кремнію, легованих бором p-типу провідності. з питомим опором 10 Ом-см, вирощений методом Чохральського. Ряд отриманих результатів добре корелював з експериментальними даними щодо ефектів фотонної деградації в сонячних елементах на основі кристалів кремнію розглянутого типу (Si-SC) та впливу стаціонарного магнітного поля на ефективність таких пристроїв. Загалом, наші результати надають додаткові можливості для прогнозування еволюційних особливостей електронних, а отже, і функціональних параметрів не лише для Si-SC, але й для інших пристроїв на основі таких діодних структур. Це дозволить шукати найбільш ефективні та економічно вигідні шляхи оптимізації їх конструкторсько-технологічних рішень, а також оцінює рівень їх надійності та довговічності.

The availability of porous silicon (PS), as material of photoelectric converters (PEC) is shown. The effective and profitable coating of PS multirexture should adapted to processes of creation of the silicon solar cells., Показана перспективность пористого кремния (ПК), как материала фотоэлектрических преобразователей (ФЕП). Использование мультитекстуры как эффективного и рентабельного покрытия на основе ПК, должно быть максимально адаптировано к процессам создания кремниевых солнечных элементов (СЕ)., Показана перспективність поруватого кремнію (ПК), як матеріалу фотоелектричних перетворювачів (ФЕП). Використання мультитекстури, як ефективного та рентабельного покриття, на основі ПК повинно бути максимально адаптоване до процесів створення кремнієвих сонячних елементів (СЕ).

Test samples of solar cells (SC) with p-i-n structure on the basis of very poorly phosphorus doped silicon crystals of i (n- )-type conductivity by thickness about 300 μm with resistivity of 4000 Ohm∙cm were manufactured and investigated. The found out value of photocurrent density equal 48,6 mÀ/cm2 is the record for Ukrainian monocrystalline SC that causes the expediency of serial SC development with p-i-n structure. The influence of weakly concentrated radiation on the efficiency of such type SC was investigated. The proposals on improvement of SC design with p-i-n structure ensuring their efficiency increasing up to 20 % were grounded., Виготовлені та досліджені тестові зразки фотоелектричних перетворювачів (ФЕП) з p-i-n структурою на основі дуже слабо легованих фосфором кристалів кремнію i(n-)-типу провідності товщиною близько 300 мкм з питомим опором 4000 Ом∙см. Виявлене значення густини фотоструму, що дорівнює 48,6 мА/см2 є рекордним для вітчизняних монокристалічних ФЕП, що обумовлює доцільність розробки серійних ФЕП з p-i-n структурою. Вивчено вплив слабо концентрованого опромінення на ефективність роботи ФЕП такого типу. Об- ґрунтовано пропозиції по вдосконаленню конструкції ФЕП з p-i-n структурою, що забезпечує збільшення їх ККД до 20 %., Изготовлены и исследованы тестовые образцы фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) с p-i-n структурой на основе очень слабо легированных фосфором кристаллов кремния i(n-)-типа проводимости толщиной около 300 мкм с удельным сопротивлением 4000 Ом∙см. Обнаруженное значение плотности фототока, равное 48,6 мА/см2, является рекордным для отечественных монокристаллических кремниевых ФЭП, что обусловливает целесообразность разработки серийных ФЭП с p-i-n структурой. Изучено влияние слабо концентрированного излучения на эффективность работы ФЭП такого типа. Обоснованы предложения по усовершенствованию конструкции ФЭП с p-i-n структурой, обеспечивающему увеличение их КПД до 20 %.