Тонколенточные солнечные элементы - Чопра К.
Скачать (прямая ссылка):
CdS ВИ 200 .. . 250 П, ориентированные столбчатые зерна, ось с j_ подложке, вюртцит 1 ... 5
пп 300 .. . 350 П, ориентированные зерна, вюртцит 0,1 .. . 1,0
ИР 300 ... 500 П, ориентированные столбчатые зерна
Физические свойства тонких пленок
191
Продолжение
Подвижность носителей ji, см2/(В -с) Концентрация электронов п или дырок р, см-* Удельное сопротивление р, Ом-см Примечания Литера- тура
-25 2-10й — Два испарителя [80]
-10 1015 . . . 1017 10 . . . 100 Ориентация (110) при Ти « 600 °С [77—79]
3100 >101в — На подложке из GaAs, легированного Сг [76]
— — — При Тп « 380 °С эпитаксия низкого качества [811
10 ... 40 — ~105 Преимущественная ориентация при Тп > 220 °С [82, 831
10 ... 12 — 200 .. . 400 [68]
5- 101в . . . 1017 Направление ориентации зависит от концентрации арсина [90—94]
— 6-1016 — [86—89]
0,1 . . . 10 101в . . . 1018 Сфалерит при Тп от комнатной температуры до 150 °С [107— 130]
1 ... 5 (после отжига) <1018 105 . . . 107, 0,1 ... 1 (после отжига) При определенных условиях образуется структура сфалерита; при освещении проводимость возрастает в 104 . . . 10е раз; после рекристаллизации размер зерен 4 мкм [109, 131 — 143]
108 [148]
192
Глава 3
Материал Метод осаждения тп- °с Кристаллическая структура Размер зерен, мкм
CdS OP — П, сфалерит, вюртцит или их смесь -0,1
тп — П 10
гтоко — Э —
ХОПФ — Э —
Culf8Se ВИ 150 .. . 275 П, кубическая гра- нецентрированная решетка -1
Cu2S О >90 (температура раствора) П, ориентированные зерна, ось c_J_ подложке, слой непланарной формы 1 ... 3
РЗТФ 200 (температура реакции) П, ориентированные зерна, ось с± подложке, слой плоской формы 1 ... 3
ВИ 100 .. . 120 П —
ИР 150 П —
пп -150 П 0,1 .. . 0,2
Cu InSe2 ВИ (один испаритель) 220 .. . 250 П, ориентация (001) при толщине пленок >150 нм -0,5
ВИ (два испарителя) 300 .. . 340 П 1 ... 2
Физические свойства тонких пленок
193
Продолжение
Подвижность носителей \х, см2/(В с) Концентрация электронов п или дырок р, см-3 Удельное сопротивление р, Ом-см Примечания Литера- тура
— __ 107 . . . 10е При освещении проводимость возрастает в 104 . . . 106 раз (154, 156]
— — ю-а [73, 74]
241 — 10-3 ... 1 Электрические свойства зависят от Тп [161]
100 .. . 150 — 10 . . . 100 [163]
10 2-1021 [174]
1 ... 5 1019 . . . 1020 ю-1... 10~2 Размер зерен и направление ориентации зависят от аналогичных параметров CdS; переменный состав [181, 182]
1 ... 5 1019 0,1 Состав, близкий к стехиометрическому [118, 183]
— __ 200 .. . 400 Стехиометрический состав [184, 185]
— — 10 . . .100 [144]
— — - Нарушенная стехиометрия [189]
-10 1017 ... ю19 10-а . . . 10* р зависит от Тп; р, р,, р зависят от избыточной концентрации Se в испаряемом веществе [193, 196]
3-1016 . . . 4-1016 ~102 Ти (CuInSe2) = = 1150 °С, Ти (Se) = = 200 °С; р зависит от Ти (Se) [80, 1951
194
Глава 3
Материал Метод осаждения тп, сс Кристаллическая структура Размер зерен, мкм
CuInSe2 ди 450 П 0,1
200 А —
пп —350 П, сфалерит —
ИР — П, халькопирит -1
млэ 300 (112) Си InSe21| (0001) CdS
Для того чтобы пленки обладали необходимой степенью прозрачности и высокой проводимостью, их ширина запрещенной зоны должна превышать 3 эВ, а носители заряда должны иметь низкую эффективную массу и большую подвижность. Чаще всего применяются прозрачные проводящие пленки из Sn02, 1п203 и Cd2Sn04. Недавно получены пленки ZnO, которые по своим свойствам пригодны для создания прозрачных электродов. Для удобства сравнения характеристик различных оксидных пленок Фразером и др. [201] был введен некий критерий качества, в котором фигурируют оптический коэффициент пропускания и слоевое сопротивление. При описании характеристик солнечных элементов Хаак [202] предложил использовать следующую форму этого критерия:
фтс = Т10Ш = cxdexp { — ad). (3.1)
Здесь Т — коэффициент пропускания, R — слоевое сопротивление (Ом), а — удельная проводимость (Ом-1 • см-1), а — коэффициент поглощения света и d — толщина пленки (см). При фиксированном значении слоевого сопротивления критерий качества Фтс можно выразить через основные параметры материала пленки и представить в виде
</>тс~ехр (—const -а/а).
Величина <Ртс достигает максимума при минимальном значении отношения а/а. Это отношение записывается в виде
а/а — q/ncn\2\i2m*.
Физические свойства тонких пленок
195
Продолжение
Подвижность носителей jli, см2/(В-с) Концентрация электронов п или*1 дырок р, см-3 Удельное сопротивление р, Ом-см Примечания Литера- тура
— — — Ги « 1350 °С [198]
— — 2-106 . . . 8-106 Ти « 1300 °с [197]
— — 2 Тип структуры зависит от Тп [199]
6 — 0,3 ... 2 [194]
Ги (Си) « 1030 °С, ГИ (In) « 850°С, ГИ (Se) = 200° С [200]
Здесь [x = <7t/m* — подвижность свободных электронов в зоне проводимости, т* — эффективная масса свободных носителей, т — время релаксации, п — показатель преломления, q— заряд электрона и с — скорость света. Очевидно, а/а имеет наиболее низкие значения при высоких |i и малых т*, поскольку эти параметры связаны соотношением
