ПРИМЕНЕНИЕ КАРДОВЫХ АРОМАТИЧЕСКИХ ПРОСТЫХ ПОЛИЭФИРОВ ДЛЯ СОЗДАНИЯ КОНЦЕНТРАТОРНЫХ КРЕМНИЕВЫХ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

А. Б. Чеботарева; Т. Н. Кост; В. В. Шапошникова; С. Н. Салазкин; А. Н. Лачинов

doi:10.6060/rcj.2024681.8

А. Б. Чеботарева Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Т. Н. Кост Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
В. В. Шапошникова Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук
С. Н. Салазкин Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук
А. Н. Лачинов Институт физики полимеров и кристаллов Уфимского научного центра Российской академии наук

DOI: https://doi.org/10.6060/rcj.2024681.8

Ключевые слова: полиариленэфиркетоны, кардовые полимеры, флуореновые группы, концентраторный солнечный элемент, контактная система

Аннотация

Работа посвящена применению кардовых ароматических простых полиэфиров – полиариленэфиркетонов - для создания токособирающей системы концентраторных двусторонних кремниевых солнечных элементов. Для создания концентраторных солнечных элементов использовались наиболее перспективные для этой цели структуры с гетеропереходами кристаллический кремний/аморфный кремний, покрытые антиотражающим проводящим покрытием из оксида индия и олова. Такие структуры широко используются в промышленном производстве и позволяют получить высокоэффективные солнечные элементы. Однако, стандартная токособирающая система, применяемая на производстве, не позволяет использовать данный тип элементов в концентраторных приложениях (при степени концентрации солнечного излучения более 2 Солнц) из-за падения эффективности. В наших исследованиях проволочная контактная система прикреплялась к поверхностям, покрытым проводящим оксидом индия и олова, с помощью адгезива из полиариленэфиркетона с кардовыми флуореновыми группами при температуре максимальной деформации полимера. Были исследованы термомеханические, электрические, оптические и адгезионные свойства полимеров в зависимости от концентрации кардовых групп. Особенностью данных полимеров является способность формировать токосъемный контакт проволока-полимер-прозрачный проводящий оксид, обладающий низким удельным контактным сопротивлением, менее 2 мОм·см². Пленки исследуемых кардовых ароматических простых полиэфиров также являются оптически прозрачными в диапазоне спектральной чувствительности кремниевого солнечного элемента и могут обеспечить хорошую адгезию медной луженой проволоки к поверхности оксида. Были изготовлены двусторонние солнечные элементы с КПД 20.2-20.7% (18.9-19.6%) с лицевой (тыльной) стороны в диапазоне освещенности С=1-5 Солнц, и с КПД 19.7-20.7% (18.4-19.4%) с рабочим диапазоном концентраций С=1-8 Солнц.

Литература

Xing Y., Han P., Wang S., Liang P., Lou S., Zhang Y., Hu S., Zhu H., Zhao C., Mi Y. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2015. V. 51 P. 1697–1708.

Louwen Sark W., Schropp R., Faaij A. Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2016. V. 147. P. 295c314.

Descoeudres A., Allebé C., Badel N., Barraud L., Champliaud J., Christmann G., Debrot F., Faes A., Geissbühler J., Horzel J., Lachowicz A., Levrat J., Nicolas S., M.de S. Nicolay, Senaud L., Ballif C., Despeisse M. Solar Energy. 2018. V. 175. P. 54–59. DOI: 10.1016/j.solener.2018.01.074.

Finot M, Mayo A, MacDonald B. High volume silicon cell technologies enabling low-cost CPV systems. Proceedings of the 26th EUPVSEC, Hamburg, 2011. P. 617–620.

Chen C-W, Chen X, Church K, Yang H, Tate K, Cooper I, Rohatgi A. High efficiency screen printed low-medium concentrator silicon solar cells with direct printed 50μm wide fingers. 38th IEEE Photovoltaic Specialists Conference, IEEE: Austin, 3–8 June 2012.

Chen X, Church K, Yang H, Cooper I, Rohatgi A. High aspect ratio fine gridline for front side mettalization of industrial silicon solar cells by direct printing. Proceedings of the 26th EUPVSEC, Hamburg, 2011, P. 1094–1098.

Braun S., Micard G., Hahn G. Energy Procedia. 2012. V. 27. P. 227–233.

Geissbühler J., Faes A., Lachowicz A., Ballif C., Despeisse M. Photovoltaics Int. 2017. V. 37. P. 61–69.

Chebotareva A.B., Untila G.G., Kost T.N., Stepanov A.S., Salazkin S.N., Shaposhnikova V.V. Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2017. V. 165. P. 1–8.

Kemmish D. Update on the technology and applications of polyaryletherketones. - Shawbury: Smithers Rapra Technology. 2010. 142 p.

Sabu T., Visakh P.M. Handbook of engineering and speciality thermoplastics: Volume 3: polyethers and polyesters. - Hoboken, New Jersey: John Wiley and Sons. Inc.; Salem, Massachusetts: Scrivener Publishing LLC. 2011. 562 p.

Shaposhnikova V.V., Salazkin S.N. Russian Chemical Bulletin. 2014. V. 63. N 10. P. 2213–2223. DOI: 10.1007/s11172-014-0725-1.

Salazkin S.N., Shaposhnikova V.V. Polymer Science. Series C. 2020. V. 62. N 2. P. 111–123. DOI: 10.1134/S181123 8220020125.

Ponomarev A.F., Moshelev A.V., Il'yasov V.Kh., Lachinov A.N., Salazkin S.N., Shaposhnikova V.V., Sharapov D.S., Kornilov V.M. Polymer Science. Series C. 2009. V. 51. N 1. P. 46–50. DOI: 10.1134/S1811238209010081.

Shaposhnikova V.V., Tkachenko A.S., Zvukova N.D., Peregudov A.S., Klemenkova Z.S., Ponomarev A.F., Il'yasov V.Kh., Lachinov A.N., Salazkin S.N. Russian Chemical Bulletin. 2016. V. 65. N 2. P. 502–509. DOI: 10.1007/s11172-016-1329-8.

Chebotareva A.B., Untila G. G., Kost T. N., Stepanov A. S., Salazkin S. N., Shaposhnikova V. V. Solar Energy. 2019. V. 193. P. 828–836.

Shaposhnikova V.V., Salazkin S.N., Sergeev V.A., Blagodatskikh I.V., Dubrovina L.V., Sakunts A.A., Pavlova S.-S.A. Russ. Chem. Bull. 1996. V. 45. P. 2397 2401. DOI: 10.1007/BF01435391.

Чеботарева А.Б., Кост Т.Н., Лачинов А.Н., Салазкин С.Н., Шапошникова В.В. Известия Уфимского научного центра Российской академии наук. 2023. Вып. 1. С. 23–26. DOI:10.31040/2222-8349-2023-0-1-23-26

Untila G.G., Kost T.N., Chebotareva A.B. Sol. Energy. 2017. V. 142. P. 330–339.

Beaucarne G., Kuzma-Filipek I., Campeol F., Young X., Wei J., Yu Y., Russell R., Duerinck F. Energy Procedia. 2015. V. 67. P. 185–193.