Звоните! 
 (926)274-88-54 
 Бесплатная доставка. 
 Бесплатная сборка. 
Ассортимент тканей

График работы:
Ежедневно. С 8-00 до 20-00.
Почта: soft_hous@mail.ru
Читальный зал -->  Солнечные элементы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 [ 18 ] 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91

поверхностаой рекомбинацией, которые могут быть очень существенными в материалах с прямыми оптическими переходами. Применение гетеропереходов значительно расширяет возможности выбора полупроводниковых материалов для фотозлектрических преобразователей. Солнечные элементы с гетероструктурой, у которых полупроводник, содержа-цдий гомогенный р-п-переход, и щирокозонный 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.

В данном параграфе рассмотрены и сопоставлены несколько вариантов современной теории гетеропереходов. Поскольку модели процессов переноса носителей заряда приведены в многочисленных публикациях, обзорах [Tansley, 1971; Van Ruyven, 1972] и монографиях [Milnes, Feucht, 1972], мы ограничимся обсуждением наиболее общих вопросов, необходимых для понимания существа моделей и важных для описания солнечных элементов. Эти вопросы будут обсуждаться в такой последовательности:

1) обобщение диодной теории Шокли с целью применения ее для анализа процессов в гетеропереходах при отсутствии состояний на границе раздела (модель Андерсона);

2) включение и рассмотрение заряженных состояний на границе раздела и диполей, изменяющих форму энергетических зон и являющихся рекомбинационными центрами;

3) обсуждение специальных моделей процесса переноса заряда в гетеропереходах, учитывающих рекомбинацию носителей через поверхностные состояния, туннелирование и оба эффекта одновременно.



2.3.1. Основная модель

Модель Андерсона базируется на диодной теории Шокли и учитывает отсутствие непрерывности параметров материалов (дизлектрической проницаемости е энергии сродства к электрону х* и ширины запрещенной зоны Eg) на резкой металлургической границе раздела материалов. Наличие разрыва относительной дизлектрической проницаемости ej/eo легко учесть, используя условие постоянства электрической индукции по обе стороны от границы раздела: ei &i=es22- Различие в значениях и X приводит к появлению разрывов краев зоны проводимости АЕс и валентной зоны АЕу. Эти разрывы легко изобразить на зонной диаграмме, однако они создают неудобство для теоретического описания структуры. Энергетическая зонная диаграмма контакта двух полупроводников при одинаковом положении уровней Ферми представлена на рис. 2.14. В модели Андерсона состояния на границе раздела отсутствуют, а протекание тока обусловлено инжекцией носителей в квазинейтральные области или рекомбинационно-генерационным процессом в обедненном слое.

Справедливость условия постоянства квазиуровней Ферми для электронов и дырок внутри обедненного слоя обосновьтается таким же образом, как и в случае гомогенного перехода (см. 2.2.3). Параметры гетероперехода связаны между собой следующими соотношениями:

AEc = Xi-X2\ = Х2 -Xi + Eg2 -Egy; (2.36)

qVa=qVa,+qVa=Eg,-bn-bp*AEc; (2.37)

ydilVdx = = (Уаг - K,)/(K, - K,) =

= eMieMi) = siNaJMd); (2.38)

di = - xpf = 2Ai)2en es2 {У- У)1Ш ,(6 , + егЛг)!;

Й/, = (дс -х,.) = 2Лг,епе,2(К- Ю/гСЛл, Nd)]- (2-39)

Здесь , и - диффузионные потенциалы; Ki и Кг - составляющие приложенного напряжения, соответствующие обеим сторонам перехода. Разумеется, различным сочетаниям значений 6 , 6р, xi и Хг отвечают разные профили энергетических зон. Некоторые из них схематически изображены на рис. 2.15. В гетеропереходе, показанном на рис. 2Л5,а, с конфигурацией, типичной для солнечных элементов, для возникновения эффекта оптического окна должно вьшолняться условие Eg2 > Egi, в результате в большинстве случаев металлургическую границу раздела преодолевают носители заряда в основном одного типа.

* В отечественной литературе сродство к электрону, т. е. способность нейтральных атомов присоединять электроны, пргаращаясь в отрицательные ионы, характеризуется не потенциалом, как это принято в данной книге, а так называемой энергией сродства к электрону, равной разности энергии нейтрального атома и энергии основного состояния отрицательного иона, образовавшегося после присоединения электрона. В соответствии с этим при выполноот периода внесшы исправления в формулы и энергетические зонные диаграммы. - Прим. пер.



Хр XI x

I I I


7Г\.

Рис. 2.14. Энергетическая зонная диаграмма модели гетероперехода Андерсона при АЕс>0 и АЕу>0

Рис. 2.15. Гетеропереходы с различной конфигурацией энергетических зон:

а - анизотипный переход при отсутствии пиков в зоне проводимости и валентной зоне; б - изотипный переход с изгибом зон; в - изотипный переход с изгибом зон и пиком в зоне проводимости; г - анизотипный переход при наличии пика в валентной зоне

В рассматриваемой структуре поток дырок через границу раздела (которые затем рекомбинируют в квазинейтральной и-области) пренебрежимо мал по сравнению с электронным током из-за наличия большого потенциального барьера. Кроме того, количество генерированных светом носителей заряда в слое широкозонного материала обычно мало, поскольку его толшина значительно больше как а , так и £р2*- Поэтому в данном примере можно пренебречь потоком дырок, перемешаюшихся из широкозонного материала в область, расположенную слева от границы раздела. При диффузионном механизме переноса носителей заряда уравнение вольт-амперной характеристики такого гетероперехода аналогично случаю гомогенного перехода. Если предположить, что в обедненном слое положение квазиуровней Ферми для электронов и дырок постоянно, то зависимость плотности тока от напряжения можно представить в виде

Jq(D jLnXnfJNA ,)[expiqVKkT)) - 1],

(2.40)

где V- приложенное напряжение, V=Vi + V2*

* Эти причины влияют не на фотогенерацию, а на собирание носителей заряда, рожденных светом в слое окна. Фотогенерация в широкозонных полупроводниках мала из-за того, что значения коэффициента поглощения света в этих материалах оказываются доволыю большими лишь в коротковолновой ультрафиолетовой области спектра, чей вклад в падающий на элементы спектр солнечного излучения весьма невелик. - Прим. ред.

** Данное уравнение можно преобразовать к более привычному виду (через плотности состояний в зонах проводимости полупроводников) :

1яФ 1/1 1)(с1В1/с2)Р(-ЯУь1(кЛ)1ехр(чУКкТ)) - 1],

где =К, + К2 - с-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 [ 18 ] 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91



ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.


Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы
.