Монокристаллы кремнияМонокристаллы кремния шириной до нескольких сантиметров также «выращивают» путем постепенной кристаллизации материала на зерне кристалла, которое закрепляют на зонде и опускают в тигель с расплавленным элементом. Затем зонд очень медленно вынимают, извлекая вместе с ним и выросшую колонку материала, имеющего структуру монокристалла. Последний для получения элементов фотопреобразователя распиливают на очень тонкие пластины. Затем с помощью диффузии атомов легирующего элемента через поверхность преобразователей (которые выдерживают в «атмосфере» этого элемента при высокой температуре) получают р— я-переход. Диффузный слой должен быть очень тонким (несколько мкм), иначе свет не сможет проникнуть к переходу. Наконец на преобразователь наносят металлические пленки, к которым припаиваются электрические контакты так, чтобы их сопротивление было минимальным.Не удивительно, что полупроводниковые материалы, используемые в термоэлектрических генераторах, оказались намного дешевле по сравнению с материалами для фотоэлектрических генераторов. Нередко они используются даже при проектировании линейных асинхронных двигателей. Низкая стоимость объясняется отчасти тем, что в материале с хорошими термоэлектрическими свойствами концентрация легирующих примесей должна быть порядка одной тысячной. Соответственно в нелегированном материале допускается концентрация естественных примесей до одной миллионной. (Напомним, что в материале фотоэлектрического генератора этот показатель должен быть в тысячу раз ниже). Более того, элементы термоэлектрического генератора не нужно вырезать из монокристалла. Их можно отлить или получить путем спекания. В последнем случае материал сначала измельчают, а затем спрессовывают при высокой температуре (но ниже температуры плавления), в результате получается однородный блок. Совершенно ясно, что получение высокого к. п. д. фотоэлектрических преобразователей значительно осложняется большой стоимостью производства. Одним из путей повышения их эффективности является использование фокусирующего коллектора солнечного излучения с фотоэлектрическим элементом малых размеров. Выходная мощность такого устройства пропорциональна интенсивности освещения без признаков насыщения при значениях коэффициентов концентрации вплоть до 10. С повышением выходного тока возрастают джоулевы потери, которые, как видно из уравнения, определяются произведением сопротивления на квадрат тока. Для уменьшения сопротивления фотоэлектрического элемента его контакты делают из металлической сетки, тем не менее использование высоких коэффициентов концентрации на практике жестко ограничивается как джоулевыми потерями, так и обычной проблемой охлаждения элементов. |
||
