Page 57 - My FlipBook

“Эрдмийн чуулган-2023” ЭРДЭМ ШИНЖИЛГЭЭНИЙ БҮТЭЭЛИЙН ЭМХЭТГЭЛ

Ерөнхийдөө сүүлийн хэдэн арван жилд нэг хальсыг ургуулахад илүү тохиромжтой, том талбайд
уулзварт фотоволтайк (PV) төхөөрөмжүүдийн бага өртөгтэйгөөр ургуулах, өндөр бүтээмжтэй
дэвшилтэт сайжруулалт ажиглагдаж байгаа ч PV үйлдвэрлэлд хүрэх боломжтой юм. 1.1 эВ-ийн
салбарын ирээдүйн технологийн сайжруулалт нь хориотой мужийн өргөнтэй (Бэндгэп) Si-г тандем
олон уулзварт тохиргоотой тандем нарны зай гэх мэт төхөөрөмжийн доод давхарга болгон ашиглах үед
шинэ ойлголтуудыг Si нарны зайтай хослуулах дээд давхарга нь 1.7 эВ-ийн өргөнтэй байх ёстой.
төлөвтэй байна. Энэ нь нэг уулзвартай Cu/Zn-ийн дэфектийг багасгаснаар CZTS
төхөөрөмжүүдийн өнөөгийн технологи нь AҮК-ын шингээгчийг нэгтгэснээр бид CZTS/Si тандем
хувьд ханасан бөгөөд цаашдын сайжруулалтад хүрэх төхөөрөмжтэй (1-р зураг) илүү тааруулахын тулд
цорын ганц арга зам бол шинэ хандлагыг судлах бэндгэпийг 1.5-аас 1.6 эВ болгон нэмэгдүүлсэн [8].
явдал юм [10].
B. CZTS/Si тандем нарны зай
II. CU2ZNSNS4 НАРНЫ ЗАЙН МАТЕРИАЛ БОЛОН
CZTS/SI ТАНДЕМ НАРНЫ ЗАЙ Shockley-Queisser хязгаар нь талст Si (c-Si) болон
бусад уламжлалт фотоволтайк (PV) технологийн
A. Cu2ZnSnS4 хамгийн их онолын АҮК-ыг тогтоодог бөгөөд энэ нь
ойролцоогоор 29% (Зураг 2.) байна [3], [10]. Энэ
Cu2ZnSnS4 (CZTS) нь нарны зайд зориулсан хямд хязгаарыг давах нэг амжилттай стратеги бол гэрлийн
өртөгтэй, байгаль орчинд сөрөг нөлөө багатай шингээлт болон хувиргалтын АҮК-ыг бүхэлд нь
шингээгч давхаргыг үйлдвэрлэх боломжит материал нэмэгдүүлэхийн тулд уулзвар бүрийн шингээгч
болохын хувьд сүүлийн үед ихээхэн сонирхол татаж давхаргын нийт зузааныг оновчтой болгосон олон
байна. CZTS материалаар хийсэн нарны зайн бүтцийг уулзвар бүхий тандем PV системийг ашиглах явдал
1-р зурагт үзүүлэв. CZTS-ийг бүрдүүлдэг элементүүд юм. Жишээлбэл: давхаргын оновчтой зузаантай хоёр
нь газрын гадаргууд элбэг бөгөөд CZTS нь хоргүй, уулзвар (эсвэл тандем) систем нь 45% хүртэл үр
нэг уулзварт фотоволтайк хэрэглээнд ашиглахад ашигтай ажиллах боломжтой [5].
тохиромжтой ~1.5 эВ-ийн шууд хориотой мужийн
өргөнтэй, 10 см орчим оптик шингээлтийн
-1
5
коэффициенттой материал юм [11]–[13]. Иймээс зах
зээлд аль хэдийн нэвтэрсэн CuInxGa1−xSe2 (CIGS) ба
CdTe-г гэх мэт ховор бөгөөд хортой элементүүд
агуулдаг нарны зайн материалуудыг орлуулах
хамгийн тохиромжтой материал юм. Индий, галли нь
ховор бөгөөд өндөр өртөгтэй. Теллурайд нь
фотоволтайк төхөөрөмжийг их хэмжээгээр
үйлдвэрлэхэд ашиглах боломжийг хязгаарладаг.

2-р зураг. Идеал АМ1.5G нөхцөл дэх Si (цэнхэр багана) болон
чөлөөт сонголттой материал (ногоон багана) бүхий тандем
нарны зайн давхаргын тоо болон АҮК-ын хамаарал. Саарал
баганаар тандем нарны зайн АҮК-ын термодинамикийн
1-р зураг. Ердийн CZTS нарны зай (зүүн гар тал) болон CZTS/Si хязгаарыг харуулав [10]
тандем нарны зайн (баруун гар тал) бүтцийн харьцуулалт [14]
Цахиур нь өндөр АҮК-той, ялангуяа тандем PV
CZTS нимгэн хальс үйлдвэрлэх хэд хэдэн аргыг тохиргоонд бага бэндгэптэй доод давхаргын
боловсруулсан бөгөөд үүнд металл ууршилт, радио материалаар ажиллуулах боломжтой юм. Зураг 3-д
давтамж (RF)-аар ургуулах зэрэг вакумд суурилсан үзүүлсэн шиг 2-Т тандемийн тохиргооны доод
аргууд байдаг. Тохиромжтой субстрат дээр CZTS нарны зайн материалын хувьд Si нь бага бэндгэп (1.1
шингээгч үйлдвэрлэх ердийн вакумд суурилсан эВ) ба дээд шингээгч давхаргад 1.72 эВ-ийн
процесс нь нарны зай үйлдвэрлэх ирээдүйтэй юм. ойролцоо өндөр бэндгэп материал ашиглан тандем
Гэсэн хэдий ч вакумд суурилсан ургуулах аргууд нь нарны зай үүсгэх бөгөөд тус тусын долгионы мужид
ерөнхийдөө харьцангуй удаан дамжуулалт, бага шингээлтээ хийх тул илүү өндөр АҮК-д хүр болдог
материалын хэрэглээ, ихээхэн эрчим хүчний [15]. Шинээр гарч ирж буй перовскит ба III-V хагас
зарцуулалтыг үзүүлдэг. Иймээс уусмалд суурилсан дамжуулагч материалд суурилсан тандемийн
тунадасжуулах арга нь вакумд суурилсан тохиргоо нь өнөөг хүртэл хамгийн өндөр АҮК-той
ургуулахаас илүү сонирхол татахуйц хувилбар болж ажиллаж, 29.15% ба 32.9% хүртэл хүрчээ [16]. Өндөр
байна. Уусмалын арга нь энгийн бөгөөд нимгэн

56