Page 56 - My FlipBook

ЭРДЭМ ШИНЖИЛГЭЭНИЙ БҮТЭЭЛИЙН ЭМХЭТГЭЛ “Эрдмийн чуулган-2023”

CZTS/SI ТАНДЕМ НАРНЫ ЗАЙНУУДЫН ТАЛААРХ СҮҮЛИЙН
ҮЕИЙН СУДАЛГААНУУД

1
Гансүхийн МӨНГӨНШАГАЙ
1 Монгол улс, Улаанбаатар, ШУТИС, Эрчим хүчний сургууль, Цахилгаан техникийн салбар
И-мэйл хаяг: mungunshagai@must.edu.mn 1

Хураангуй: Цахилгаан эрчим хүчний өртгийг бууруулахын тулд олон уулзвартай нарны зайг тандем тохиргоонд
ашиглах боломжийн тухай судаллаа. Cu2ZnSnS4 (CZTS) нь цахиур (Si) дээр суурилсан тандем нарны зайн дээд гэрэл
шингээгч давхарга болгох боломжтой. CZTS-ийн материал нь газрын гадарга дээр элбэг олддог, хоргүй, гэрэл
шингээх чадвар сайн материал юм. Өндөр ашигт үйлийн коэффициенттой CZTS/Si тандем төхөөрөмжүүдийг
гарган авахад тулгарч буй бэрхшээлүүдийн нэг нь CZTS-г өндөр температурт гарган авах үед Cu болон S нь Si-д
тархах үзэгдэл юм. Үүнээс урьдчилан сэргийлэх, хоёр нарны зайн материалыг үр дүнтэй хослуулахын тулд
тохиромжтой хаалт буфер буюу саадын давхаргыг олох нь чухал юм. Бид TiN/Al/TiN, TiN, TiON гэх мэт үеүдээр
бүрдэх Cu-ийн тархалтын эсрэг саадыг хэрэглэж CZTS/Si нарны зайн үзүүлэлтийг сайжруулахаар оролдсон. Хоёр
терминал (2-T) CZTS-Si тандем төхөөрөмжүүдийн ашигт үйлийн коэффициент нь 2019 онд 1.1%, 2020 онд 3.5%,
2021 онд 4.8%, 2022 онд 6.8% гэх мэт хурдтайгаар өсөж байгаа бөгөөд нээлттэй хэлхээний хүчдэл VOC нь 1083 мВ
хүрээд байна. Одоогоор CZTS/Si тандемын 6.8% хувийн ашигт үйлийн коэффициентод хүрсэн бөгөөд Si доод
давхарга нь хязгаарлах хүчин зүйл байхаа больж байна. Бид судалгаагаараа өндөр ашигт үйлийн коэффициенттой
газрын ховор элемент агуулаагүй, хоргүй материалаар бүрдсэн тандем нарны зайг цаашид хөгжүүлэх, гарган
авахад тус дөхөм болохуйц ойлголтыг боловсрууллаа.
Түлхүүр үг: CZTS, Si, Tandem solar cell, TOPCon
2
I. УДИРТГАЛ Тандем нарны зай нь PV модулийн кВт.ц/м
гаралтыг хамгийн их хэмжээгээр нэмэгдүүлэх
Фотоволтайк (PV) технологи нь одоогийн боломжтой. Энэ нь нэг уулзварт нарны зайн Шокли-
дэлхийн хүн амын гуравны хоёроос илүү хувьд нь Квайзерын ашигт үйлийн коэффициентын хязгаарыг
хамгийн бага эрчим хүчний тэгшитгэсэн өртгөөр давах хамгийн хэрэгжүүлэх боломжтой арга юм [3].
(LCOE) цахилгаан хүргэж чадна [1]. LCOE-ийн Кристал Si (c-Si) нь хоёр уулзвартай (2J, эсвэл
дийлэнх хэсэг нь бодит PV модультай холбоогүй бүх тандем) нарны зайн архитектурт шилжүүлэхэд
зардлыг багтаадаг бөгөөд PV систем нь нийт тэргүүлэх байр суурьтай бөгөөд аль ч тандем
системийн балансын (BOS) зардлын 33 гаруй хувийг тохиргооны хамгийн бага LCOE-д хүрэх боломжтой
л бүрдүүлдэг [2]. Тиймээс PV салбар нь одоо модуль [4]. Гэсэн хэдий ч c-Si-тэй нийцдэг дээд давхаргыг
болон нарны зайн бүтэц системийн кВт.ц/м эрчим хийх материал хязгаарлагдмал хэвээр байгаа бөгөөд
2
хүчний нягтыг нэмэгдүүлэх ойлголт руу шилжиж зөвхөн цөөн тооны нарны зай болон модулийн
байгаа. Үүнд тэнхлэгийг хянах, хоёр талтай эсвэл тохиргоог боломжтой эсвэл үйлдвэрлэлийн хувьд
хагас зүссэн нарны зай, n төрлийн монокристал Si, ашигтай гэж үздэг [5]. Зэс болон бусад үйлдвэрийн
идэвхгүй контактууд (туннелийн ислийн идэвхгүй металл ашигласан CZTS нь материал нь Si-той
контактууд, TOPCon, эсвэл цахиурын гетеро хамтарч тандем нарны зай хийх боломжтой
холболт, SHJ) ба тандем нарны зай гэх мэт өндөр материалуудыг нэг юм [6], [7].
ашигт үйлийн коэффициенттой (АҮК) нарны зайн
ойлголтуудыг нэмэгдүүлэхэд хүргэж байна. CZTS-ийг Si-д суурилуулсан тандем нарны зайн
дээд давхаргын шингээгч болгон ашиглахад тулгарч
Олон уулзвартай (Multi-junction) нарны зай гэдэг буй бэрхшээлүүдийн талаар судалсан. Үүнд, CZTS-
нь нарны спектрийн илүү өргөн хүрээг авч, илүү олон ийг өндөр температурт хүхэржүүлэх явцад Si-ийн
фотоныг цахилгаан энерги болгон хувиргах задралаас урьдчилан сэргийлэхийн зэрэгцээ хоёр
зорилгоор өөр өөр хориотой мужийн өргөн бүхий давхаргыг үр дүнтэй хослуулах боломжтой буфер
хагас дамжуулагч материалуудыг ашигласан олон давхарга олон нь хамгийн чухал асуудлын нэг юм.
давхаргыг нарны зайг хэлнэ. Тандем нарны зай нь 2 Одоогийн байдлаар Cu болон S атомыг Si-д тархахаас
давхаргатай олон уулзвартай нарны зайг хэлнэ. сэргийлэхийн тулд TiN/Al/TiN ,TiN, TiO xNy оруулж
Энэхүү арга нь PV төхөөрөмжүүдийн ашигт үйлийн ашиглаж байна [6], [8], [9]. Уг ажлууд нь CZTS-ийг
коэффициентыг нэг уулзвартай төхөөрөмжөөс илүү Si-д суурилсан тандем нарны зайн дээд гэрэл
их хэмжээгээр нэмэгдүүлэх боломжтой. Гэсэн хэдий шингээгч давхарга болгон ашиглах боломж, өндөр
ч энэ нь шинэ материал, бүтэц, үйлдвэрлэлийн АҮК-д хүрэхийн тулд буфер давхарга болон
процессыг хөгжүүлэхийг шаарддаг бөгөөд энэ нь прекурсор материалыг оновчтой болгохын ач
хэцүү, цаг хугацаа их шаарддаг. холбогдлыг онцолсон.

55