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

Таблица 2.1. Концентрации легирующих примесей и распределение приложенного напряжения в гетеропереходах

Номер структуры

Первая составляющая Лд*, см гетероперехода

Вторая состав- iV, см ляющая гетероперехода

1 n-Ge

2 n-Gao,9sIno,o5 As

3 n-Ge

4 -Gao,995lno,oosAs

5 -GaAso,8Po,2

6 -Gao,92lno,08As

1,2-10 210

3,5. 1,3

10 10*

10 10

p-GaAs
p-GaAs			0,78
p-GaAs			0,85
p-GaAs			0,76
p-GaAs			0,67
p-GaAs			0,93

* Значения, обеспечивающие наиболее точное соответствие теоретических и экс-перименталы1ых результатов (в большинстве случаев они почти совпадают со значениями концентраций, измеренными другими методами).

** F - доля приложенного напряжения, приходящаяся на обедненный слой материала проводимости -типа.

в этом случае вероятность туннелирования чрезвычайно мала (менее 10 ). С учетом (2.56) и (2.52) для плотности потока электронов посредством интегрирования численными методами произведения (£) и J{E) была найдена [Tansley, Owen, 1976] плотность полного тока в переходе. Для нахождения эквивалентного диодного коэффициента асимметричного перехода выражение Aj p= Е/кТ, входящее в (2.53), следует умножить на параметр, характеризующий распределение напряжения в асимметричном переходе. Так, для л*-р-гетероструктуры, в которой протекание тока ограничено процессом туннелирования электронов через обедненный слой л-типа, эквивалентный диодный коэффициент Лможно представить в виде [Tansley, Owen, 1976]

(2.57)

Как следует из рис. 2.28, расчетные и экспериментальные температурные зависимости Affj для гетеропереходов, образованных p-GaAs в сочетании с и-Ge, п-Сах\п хА5 и -GaAsyPi , (концентрации легирующих примесей в этих материалах приведены в табл. 2.1), с высокой точностью согласуются между собой.

Аналогичный подход был применен для описания процесса протекания тока в солнечных элементах с гетеропереходом n-ZnO-р-Сс1Те [Aranovich е. а., 1980]. Поскольку в данном случае использовали вырожденный и-ZnO, диффузионный потенциал приходится в основном на слой CdTe. Авторы следовали ранее высказанному предположейию [Padovani,

* Процесс переноса носителей заряда через границу раздела гетероперехода был рассмотрен и более подробно (Wu, Yang, 1979] с учетом квантовомеханического отражения носителей с энергией, превосходящей высоту барьера, и различия их эффективных масс в полупроводниках, образующих гетеропереход.

6 -Зак. 609

1971] о том, что наличие внутри обедненного слоя большого количества глубоких акцепторных уровней может вызвать значительное сужение обедненного слоя, что делает возможным туннелирование носителей*. Наличие в этих диодах глубоких уровней энергетических состояний привело к появлению зависимости вольт-амперной характеристики от облученности элементов и продолжительности их экспозиции. Обнаружена отчетливо выраженная взаимосвязь между значением /о и плотностью состояний на поверхности раздела (зависяшей от условий процесса изготовления) , которая влияет на высоту барьера, а также зависимость параметра диода £ 0 от эффективной концентрации акцепторов в обедненном слое р - CdTe.

2.5.7. Гетерострукт5фы

При создании гетероструктуры на свободной поверхности слоя, образующего гомогенный переход, формируют оптическое окно из широко-эонного материала. Из-эа этого высокая исходная скорость поверхностной рекомбинации {S 10*-г 10 см/с) снижается на несколько порядков и достигает значений, свойственных скорости рекомбинации -S, на поверхности раздела. Значение -S,- зависит от условий обработки поверхности раздела и степени соответствия параметров кристаллических решеток. Кроме того, различие энергий сродства к электрону приводит к тому, что может возникнуть обогащенный слой, создающий электрическое поле, которое еще в большей степени уменьшает Si. Для нахождения вольт-амперной характеристики диода с гетероструктурой следует воспользоваться соотношениями для определения диффузионного тока [заменив в (2.15) S ее эффективным аналогом 8{\ и рекомбинационно-генерационного тока в обедненном слое (2.27) или (2.30).

В качестве примера можно привести наиболее известный тип гетероструктуры, реализованной в солнечных элементах на основе Al;cGai ;cAs-GaAs, которые, как правило, обладают следующими свойствами.

1. При Voc, типичных для неконцентрированного солнечного излучения, преобладает рекомбинационно-генерационный механизм протекания тока, которому соответствуют А 2 и /о = 10 * -МО ° А/см.

2. При Vqc, характерных для концентрированного светового потока, преобладает диффузионный механизм, которому соответствуют А 1 и/о = 10 10-* A/cм

З.гЮ см/с.

4. Поглощение-света в Alo,9Gao,iAs сопровождается непрямыми оптическими переходами при ширине запрещенной зоны около 2,1 эВ.

Солнечные элементы с гетероструктурой на основе GaAs более подробно рассмотрены в гл. 5.

Использованная в расчетах [Aranovich е. а., 1980] эффективная концентрация акцепторов была существенно выше концентрации (около 10 см ), вычисленной по результатам измерений удельного сопротивления при температуре 300 К, и в большей степени совпадала со значениями концентрации, найденными исходя из емкости перехода и обратного напряжения пробоя.

2.6. БАРЬЕРЫ ШОТТКИ, СТРУКТУРЫ

МЕТ АЛЛ-ДИЭЛЕКТРИК -ПОЛУПРОВОДНИК

И ПОЛУПРОВОДНИК-ДИЭЛЕКТРИК-ПОЛУПРОВОДНИК

Приборы таких структур довольно просты и могут быть изготовлень из тонкопленочных поликристаллических материалов относительно дешевыми методами. Наименее сложной является конструкция с барьером Шоттки, в которой перенос носителей заряда обычно обусловлен термоэлектронной эмиссией. Расчетные и измеренные значения Vqc таких приборов существенно ниже, чем у соответствующих с р - и-переходом. Это связано с большими значениями Jq, что в свою очередь вызвано малой высотой Ф, потенциального барьера.

Высота барьера определяется физическими явлениями на границе раздела. У полупроводников с преимущественно ковалентной связью, таких, как GaAs, Si и CdTe, уровень Ферми занимает фиксированное положение на поверхности раздела, где вследствие контакта с металлом образуются энергетические уровни дефектов и Ф слабо зависит от работы выхода металла Фщ. К таким материалам относятся все полупроводники, которые имеют оптимальную для поглощающего слоя солнечных элементов ширину запрещенной зоны (Eg < 1,7 эВ). Что касается полупроводников с ионной связью, таких, как CdS, ZnO и SnOj, которые обычно используются в качестве оптического окна, то Ф, в большей степени зависит от Фот.

Установлено, что создание между металлом и полупроводником диэлектрического слоя толщиной 1-3 нм обеспечивает положительный эффект, который состоит в основном в повышении напряжения холостого хода Voc прибора. Значения плотности тока короткого замыкания Jsc и коэффициента заполнения ff вольт-амперной характеристики уменьшаются при этом незначительно. При толщине диэлектрического слоя более 3 нм происходит резкое снижение Jsc и . При правильно выбранной толщине оксидного слоя отмечалось повышение Voc вплоть до 50%. Исследование подобных структур металл-диэлектрик-полупроводник имеет особо важное значение, поскольку большинство структур с барьером Шоттки, вероятно, содержит очень тонкий диэлектрический слой, формирующийся в процессе их изготовления.

Одним из видов приборов с МДП-структурой являются приборы с индуцированным переходом. Слой, в котором сосредоточен заряд (в структуре с гомогенным переходом - это обедненный слой), находится внутри (или у поверхности) толстого диэлектрического слоя, расположенного на поверхности полупроводника. Если диэлектрический слой обладает соответствующими свойствами, то содержащегося в нем заряда достаточно для того, чтобы индуцировать в полупроводнике инверсионный слой, который может служить как для разделения фотогенерированных носителей заряда, так и для собирания носителей при их перемещении вдоль поверхности между полосами контактной сетки.

С целью усовершенствования гетероперехода можно дополнительно создавать диэлектрический слой, что приводит к формированию 11Д11-С1рукгуры. Полагают, что при определенной конфигурации нриСх)-рои с ПДП-с1рук1ур<)й ночможно получение пысоких жачений Ус.

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.