Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
V 42 0,3 о,« о,5 о,6 va.
Рис. 5.1.12. Экспериментально полученные и соответствующие им теоретические кривые ВАХ в темноте (/) „ при освещении ^> для солнечного элемента
Параметр
__Структура элемента*
11 "i iv
0,85 0,90 0,98 0,85
МрТр, см2/В S ~.(nfi\ р. / i.- . 8,1 • Ю"9 2,6- 10s 6,3-10"' Ч i . 1п-» о 0,85
8,5 - Ю-' 3,4-Ю"» 1,7-Ю-7 7, A i о 1 8•1п-« 2,5 ¦ 10"*
а п ку/1) у в/ см S « a i п\ и / ^.. 2,0-104 1,5 • 104 1,0- Ю5 i ,о 1 U ' 1 П . 1 п.2 1,5 • 10"8
d/P I1/") у в/см ТС п п oi. 1,0 • Ю2 1,0 ¦ 103 1,0- 103 1 >0 • 1 U 1 П ¦ 1 П4 5,0 • Ю4
l\.,ll.n,., /о КЗ, % 5,2 6,5 8,1 1 ,с 1 и 4,0 1,0 • Ю4
1 » • Л 59,3 65,7 67,1 57 2 5,0
Vn/. в 10,9 12,1 13,9 8,9 62,4
ОС у L' П р и м е ч а 0,805 н и е I _ п.; 0,819 Ил о. 11 ~ 0,867 0,791 10,2 0,791
Примечание. I — p-i-n a-4i II г,,ос-/ „ IV - 7>/ (Р) a-Si/„ мк-Si", VP- P7S? isifn MK ?i" МК_51' ~ " a"SIC// a"SI/" "«*?.
220
и 102 В/см соответственно. При использовании легированных слоев a-SiC или мк-Si параметр эффективной поверхностной рекомбинации на соответствующей границе раздела увеличивается на один или два порядка по сравнению с величинами для р//- или //«-границ раздела в a-Si. Это может быть связано с влиянием гетероперехода или обусловлено дефектами, создаваемыми электронами и (или) ионами в процессе осаждения пленки. Сумма произведений подвижности на время жизни (рптп + РрТр) изменяется в пределах от 10"8 до 10~7см2/В, что соответствует диффузионной длине носителей 1500—5000 А. В табл. 5.1.2 показано влияние примесей, присутствующих в /-слое. Незначительное введение бора (8 • • 10~4 %) и фосфора (4 • 10_3 %) в /-слой понижает значения произведений подвижности на время жизни, поскольку бор и фосфор уменьшают значения этих произведений для дырок и электронов соответственно.
Изменение произведений подвижности на время жизни при облучении светом и отжиге солнечного элемента со структурой р-г a-Si/n мк-Si приведено на рис. 5.1.13. Из рисунка следует, что величина произведения цт уменьшается на 1/4 своего первоначального значения после воздействия света, поглощающегося в объеме (X = 6328 А), интегральным потоком падающих фотонов 2 • 1021 фотон/см2. Фотопроводимость нелегированных пленок a-Si при тех же условиях светового облучения снижалась аналогичным образом. Наблюдаемые ухудшения свойств элементов при изменении величины произведения рт могут быть предотвращены проведением соответствующего отжига после светового облучения. На рис. 5.1.13 показано восстановление значений произведений дт. В процессе последующего отжига все физические параметры практически достигли своих первоначальных значений. На рис. 5.1.13 показано также влияние отжига при 150 °С на значения произведений д г в элементах, которые не подвергались никакому другому воздействию. Небольшое увеличение д т наблюдается после отжига в течение 30 мин. Никакого заметного изменения других физических параметров не наблюдалось.
Рис. 5.1.13. Изменение произведений подвижности на время жизни под воздействием светового облучения и отжига [12]
/¦ - отжиг (в вакууме 150 °С, 0,5 ч); // - Не-Ые-лазер; (х = 6,328 А, 2 • 1021 фотон/см2; /// - отжиг (в вакууме) 150 °С, 2 ч
До выдержки После выдержки
221
Влияние диффузии примеси из прозрачного контакта
Методом Оже-электронной спектррскопии исследовались профили распределения In, Sn и 02, продиффундировавших в аморфные кремниевые слои из прозрачного контакта (оксиды индия—олова, Sn02) [20]. На рис. 5.1.14 показаны сигналы Оже-спектров олова и кислорода в образце р a-Si: Н (100 A)/Sn02 после различных значений времени распыления. Форма и положение пика Sn (M/V7V) в спектре изменяется с толщиной слоя a-Si: Н. Изменения в положении пика связаны с различными химическими состояниями олова (восстановленное — 428 и 434 зВ, либо окисленное — 422 и 428 эВ) [21]. Сдвиг, обусловленный химическим состоянием, может использоваться для разделения профилей распределения по глубине восстановленного (Sn) и окисленного (Sn02) олова, присутствующих в слоях a-Si: Н.
Нормализованные значения Оже-сигналов приведены на рис. 5.1.15. В распределении окисленного олова наблюдается явный хвост, слегка вытянутый в слой a-Si: Н. Отмечается Также максимум распределения восстановленного олова в слое a-Si: Н. Для образца с толщиной слоя a-Si: Н в 50 А восстановленное олово, по-видимому, присутствует даже на поверхности этого слоя. Однако это явление может быть вызвано шероховатостью поверхности контактного слоя окиси олова.
Для линии In (MNN) такой чисто химический сдвиг при переходе окисление-восстановление едва различим. Однако в качестве меры окисленного и восстановленного состояний может служить отношение In/O,
как это показано на рис. 5.1.16. Представляется, что индий в восстановленном виде располагается в той части осажденного на подложку оксиды индия-олова/стекло слоя
дг+ g ^__j\___х5 a-Si:H, где содержание кислорода
понижается, а индий все еще присутствует.
<7-S?:H (В). 100 А
Sn02
