11.5.4 Производительность фотоэлемента

Не менее 9 компаний заинтересовались возможностями промышленного применения теллурида кадмия. В 2001 г. в зависимости от используемой технологии производства фотоэлементы малой площади (около 1 см²) показывали производительность почти 17 %, а модуль с площадью 8390 см² имел производительность 11 % [25]. Опыт крупномасштабного производства фотоэлектрических элементов и накопленные в результате данные позволили обозначить некоторые вопросы и аспекты, требующие усовершенствования и доработок [43]. В ряду таких задач стоят усовершенствование конструкции реактора, где происходит взаимодействие между теллуром и кадмием, улучшение его функциональности и управления его работой; углубление понимания фундаментальных свойств пленок из теллурида кадмия; обеспечение однородности материала и функциональных свойств устройств, использующих фотоэлементы большой площади, включая взаимную диффузию между теллуридом кадмия, сульфидом кадмия и тыльным контактом; обеспечение стабильности тыльного контакта и решение вопросов, связанных с обеспечением экологической безопасности теллура. Так как незначительность запасов теллура может стать фактором, ограничивающим объемы производства фотоэлементов на его основе, желательно работать в направлении повышения производительности фотоэлементов с использованием более тонких слоев из этого материала. Уменьшение толщины слоя из теллурида кадмия до 0,5 μм позволит в 4-5 раз увеличить площадь фотоэлементов, производимых с использованием того же объема вещества, при условии сохранения или увеличения производительности фотоэлемента. Как и в случае с другими фотоэлектрическими батареями с использованием тонкопленочных технологий, фактором, не позволяющим снизить себестоимость фотоэлектрических батарей в расчете на Ватт вырабатываемой электроэнергии, являются расходы, обусловленные размерами производимых батарей. Поэтому увеличение производительности важно также и для снижения себестоимости производимой электроэнергии. Опытные образцы фотоэлементов продемонстрировали степень заполнения в диапазоне от 65 до 75%, при этом наклон графика зависимости J-V для данных фотоэлементов при напряжении разомкнутой цепи составляет порядка 5 Ω-см². Использование тонкого буферного слоя из сульфида кадмия и тонкого изолирующего слоя из прозрачного проводящего оксида между сильнолегированным слоем из прозрачного проводящего оксида и слоем из сульфида кадмия позволило получить плотность тока короткого замыкания свыше 25 мА/см² [25].

Экспериментальные фотоэлектрические батареи на основе теллурида кадмия размером до 25 кВт были установлены в Калифорнии, Огайо, Тунисе (?), Колорадо, и Флориде для проведения их опытной эксплуатации [25]. Две фотоэлектрические батареи на 25 кВт каждая установлены на военно-воздушной базе Edwards в Калифорнии и применяются для электролиза воды с целью получения водорода, предназначенного для топливных элементов. Две фотоэлектрические батареи на 10 кВт подключены к линии электропередач и, по имеющимся данным, работают очень хорошо. За первые два года их эксплуатации деградации (ухудшения эксплуатационных и физических свойств) фотоэлектрических батарей выявлено не было.