Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Фаренбрух А. -> "Солнечные элементы: Теория и эксперимент" -> 26

Солнечные элементы: Теория и эксперимент - Фаренбрух А.

Фаренбрух А., Бьюб Р. Солнечные элементы: Теория и эксперимент — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 280 c.
Скачать (прямая ссылка): solnechnieelementiteoriyaiexperement1987.djvu
Предыдущая << 1 .. 20 21 22 23 24 25 < 26 > 27 28 29 30 31 32 .. 130 >> Следующая

Установлено, что во многих солнечных элементах, имеющих диодный коэффициент А = 2, и в особенности в элементах малой площади, преобладает темновой ток, обусловленный рекомбинацией носителей на тех участках границы раздела и внешних поверхностей, которые расположены вдоль периметра р- и-перехода.
Показано [Stringfellow, 1976], что в светодиодах на основе гетероперехода GaAsP-GaP рекомбинационно-генерационный ток зависит непосредственно от отношения площади прибора к периметру и его значение временно понижается после плазменного травления в CF4. Хотя Са и другие [Sah е. а., 1957], подтверждая справедливость своей теории, полагали, что в кремниевых диодах с р-и-переходом краевые токи прибора пренебрежимо малы, в своей более поздней работе Са показал [Sah, 1962], что при отсутствии соответствующего поверхностного слоя оксида они могут быть весьма существенны. Подробные исследования [Henry е. а., 1978] процесса люминесценции в р — и-гетеропереходах на основе AlGaAs привели к выводу о том, что токи, которым отвечают А 2, обусловлены поверхностной рекомбинацией носителей по периметру перехода при различных видах обработки поверхности. По мнению авторов, равенство диодного коэффициента двум объясняется тем, что при фиксированном положении уровня Ферми для поддержания поверх-58
ности в электронейтральном состоянии требуется сохранять постоянным отношение плотностей тока электронов и дырок. Несмотря на то что эти измерения были выполнены для приборов малой площади (около
0,4 мм2), они отчетливо показывают, что в реальных солнечных элементах краевыми токами пренебрегать нельзя1. Эти выводы справедливы также и для поликристаллических солнечных элементов, в которых подобные краевые токи могут существовать на границах зерен, пересекающих область перехода.
2.2.7. Модификации структуры солнечного элемента с гомогенным переходом
Изотипный переход. Создание сильно легированного р+-слоя на границе с квазинейтральной областью p-типа (формирование р+ - р - и-структуры) , несомненно, является первым усовершенствованием, направленным на изменение свойств поверхности раздела контакт—квазинейтраль-ная область и уменьшение эффективной скорости поверхностной рекомбинации. При наличии в солнечных элементах р+-слоя изменение напряжения холостого хода Voc оказывается более существенным по сравнению с тем, которое было бы возможно лишь за счет уменьшения S. Этот вопрос будет рассмотрен в 4.5.2i
Элементы с p-i-n-структурой. Структура p-i-n представляет собой последовательность слоев одного и того же полупроводникового материала, обладающих проводимостью p-типа, собственной проводимостью и проводимостью и-типа. При создании такой структуры ширина обедненного слоя увеличивается в соответствии с соотношением
Wj - Wf+ W%0, (2.35)
где Wj - ширина слоя собственного полупроводника; Wj0 — ширина обедненного слоя при отсутствии области /-типа. При Wj <L справедливы уравнение либо Шокли (2.13) (при незначительной рекомбинации носителей внутри обедненного слоя шириной Wd), либо (2.27) для рекомби-национно-генерационного тока в диоде. При > L описание процесса переноса носителей заряда значительно усложняется [Rose, 1965]. К приборам с p-i- и-структурой относятся кремниевые солнечные элементы, предназначенные для работы в условиях концентрированного излучения (в этом случае важное значение имеет возможность получения большой диффузионной длины носителей заряда в нелегированном материале), а также элементы на основе аморфного кремния.
2.3. ГЕТЕРОПЕРЕХОДЫ
Создание гетеропереходов на основе широкозонного (оптического окна) и узкозонного полупроводникового материалов (поглощающего слоя) позволяет свести к минимуму потери носителей, обусловленные
Для устранения влияния краевых токов в испытуемых приборах можно применять охранное кольцо. Напротив, при изучении влияния краевых токов на характеристики приборов создают несколько диодов с различным отношением площади к перкметру.
59
поверхностной рекомбинацией, которые могут быть очень существенными в материалах с прямыми оптическими переходами. Применение гетеропереходов значительно расширяет возможности выбора полупроводниковых материалов для фотоэлектрических преобразователей. Солнечные элементы с гетероструктурой, у которых полупроводник, содержащий гомогенный р-п-переход, и широкозонный материал согласуются между собой по параметрам кристаллических решеток, обладают очень высоким КПД. Подобные гетероструктуры кратко рассмотрены в 2.5.7 и более подробно в гл. 5.
Процесс переноса носителей заряда в гетеропереходах связан в основном с явлениями, происходящими в области границы раздела, что является существенным различием гомо- и гетеропереходов. Протекание тока в обедненном слое может быть вызвано рекомбинацией носителей, их туннелированием или туннелированием через энергетические уровни вблизи границы раздела в сочетании с рекомбинацией. В солнечных элементах с гетеропереходом механизм протекания тока, обусловленный инжекцией носителей в квазинейтральные области, расположенные вне перехода, реализуется очень редко (возможно, отчасти это происходит из-за того, что в основном в этих структурах используются в качестве поглощающего слоя полупроводники с большой шириной запрещенной зоны, в перенос тока через которые весьма мал вклад инжекции по механизму, предложенному Шокли). Теоретический анализ перехода усложняется из-за наличия разрывов зоны проводимости и валентной зоны, а также вследствие возможности образования поверхностных диполей. Кроме того, наличие на границе раздела электрически заряженных состояний приводит к дополнительному искажению формы энергетических зон в области перехода. Теория кинетических явлений в гетеропереходах разработана менее глубоко, чем теория гомопереходов.
Предыдущая << 1 .. 20 21 22 23 24 25 < 26 > 27 28 29 30 31 32 .. 130 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed