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

увеличении толщины слоя Диэлектрика (например, до 10 нм) ток основных носителей может уменьшаться на несколько порядков. В этом случае для сохранения высоких значений фототока потребуется создание в диэлектрическом слое соответствующего распределения ловушек с определенным энергетическим уровнем, при участии которых будет происходить туннелирование неосновных носителей заряда [Kipperman е. а., 1978].

Опубликованы данные [Rhoderick, 1974] о влиянии толщины диэлектрического слоя на вольт-амперные характеристики реальных приборов с МДП-структурой.

Благоприятные изменения в соотношении между энергиями туннелирующих электронов и дырок также могут быть получены при правильном выборе энергии сродства к электрону для диэлектрического слоя. При создании базы р-типа потенциальный барьер, через который туннелируют дырки, можно понизить значительно в большей степени, чем барьер для электронов [Childs е. а., 1976]. При достаточно точном управлении процессом можно обеспечить более низкий предельный прямой ток, который будет представлять собой диффузионный ток неосновных носителей заряда. Этот механизм обеспечивает уменьшение предела насыщения прямого тока при сохранении диодного коэффициента равным единице.

Распределение поля. Часть полного напряжения V, приложенного к прибору, приходится на слой диэлектрика. Отношение VJV и, следовательно, диодный коэффициент А зависят от свойств диэлектрического слоя, причем в наибольшей степени от параметров энергетических состоя-ник на границе раздела диэлектрик-полупроводник. Данный эффект, названный Фонашом распределением поля [Fonash, 1975 b, 1976], обеспечивает возможность пол5П1ения высоких значений Voc, превосходящих даже диффузионный потенциал У, поскольку часть Voc генерируется в отое диэлектрика. Отношение У/У зависит от конкретного распределения поверхностных состояний и сечений захвата для электронов и дырок (которое должно быть большим в базовом материале и-типа для того, чтобы процесс захвата был эффективным). Эффект распределения поля оказывает слабое воздействие на ток насыщения, однако приводит к тому, что коэффициент А зависит от напряжения смещения и его значения превышают единицу. Рассмотрены несколько возможных видов распределения энергетических уровней на границе раздела и их влияние на электрические характеристики приборов с МДП-структурой [Fonash е. а., 1978; Fonash, 1975 a,b, 1976; Childs е. а., 1976, 1978]. Повышение Уос является следствием увеличения коэффициента А.

Результаты теоретического рассмотрения влияния указанных трех факторов на Уос сопоставлены с экспериментальными данными [Fonash е. а., 1978], полученными в ходе измерений прямых и обратных вольт-фарадных, темновых и световых вольт-амперных характеристик и фотоэмиссионных спектров, в инфракрасной области. Авторами показано, что эффекты повышения Уос распределения поля позволяют интерпретировать значительную часть результатов эксперимента.

Другая модель [Shewchun е. а., 1974], в которой особая роль отводится процессу туннелирования носителей заряда через слой диэлектрика,

позволяет описать зксперименгальные характеристики приборов с МДП-структурой на основе p-Si.

Мы остановимся кратко на вопросе электрохимической стабильности диэлектрического слоя и его границы раздела с полупроводником. Эффекты старения в некоторых приборах, приводящие к изменению со временем темновых вольт-амперных характеристик и фоточувствигельности, вероятно, вызваны диффузией кислорода, проникающего через металл в слой диэлектрика.

Изучение эффектов старения в диодах с барьером Шоттки на основе Au-n-Si [Ponpon, Siffert, 1978] показало, что электрические свойства этих приборов непосредственно связаны с диффузией кислорода через металл.

Перед выдержкой на воздухе зти приборы не обладают вьшрямляю-щими свойствами; в процессе старения их коэффициент выпрямления возрастает и достигает обычных значений, наблюдавшихся и другими исследователями. Степень снижения Jo зависит от продолжительности вьщержки на воздухе, в го время как диодный коэффициент не меняется. Эти эффекты объясняют увеличением Ф что также согласуется с результатами измерений Fqc и фото эмиссионных спектров в инфракрасной области.

Предполагают [Ponpon, Siffert, 1978], что низкие начальные значения Ф;, обусловлены наличием неподвижного положительного заряда Q/ в слое диэлектрика. Вследствие диффузии кислорода через металл этот заряд нейтрализуется и Ф, принимает свое обычное значение. В металлах, для которых характерна малая теплота образования оксида (таких, как Аи), происходит быстрая диффузия кислорода, и эффект старения выражен наиболее ярко. Напротив, металлы с большой теплотой образования оксида (например, А1) препятствуют диффузии О2 к слою диэлектрика, и поэтому наблюдаемый эффект старения незначителен.

Теми же авторами [Ponpon, Siffert, 1977] исследованы структуры с барьерами Шоттки на основе и-CdTe в сочетании с различными металлами. В отличие от структур на основе Si при использовании Аи и CdTe барьер образуется непосредственно после нанесения металла. Тем не менее при выдержке диода на воздухе наблюдается увеличение Vqc- Изучение влияния продолжительности выдержки в обычных условиях на прямые вольт-амперные характеристики показало, что их изменение вызвано в основном колебаниями коэффициента А, тогда как значения Jo остаются практически постоянными. Полученные результаты свидетельствуют о том, что изменение формы поля под влиянием состояний на границе раздела действительно является фактором, обусловливающим улучшение характеристик барьера Au-n-CdTe.

2.6.5. Структуры

полупроводник-диэлектрик-полупроводник

Наблюдаемые в реальных структурах с гетеропереходом большие значения Jo при ограниченных Vqc, по-видимому, вызваны теми же причинами, что и в приборах с барьером Шоттки. Основанием для этого предположения служит то, что структуры с барьером Шоттки представляют 106

собой предельный случай широкого класса приборов с гетеропереходом (ср. 2.5.2). Таким образом, мы приходим к мысли о возможности создания на границе раздела гетероперехода тонкого диэлектрического слоя.

Фотоэлектрические свойства ПДП-структур были исследованы теоретически [De Visschere, Pauwels, 1978]. Ввиду сложности проблемы необходимы ограничивающие предположения, однако, даже если их принять, можно рассмотреть лишь отдельные частные случаи. Авторами показано, что если собирание фотогенерированных носителей происходит в наиболее сильно легированном полупроводнике, то введение диэлектрического слоя неэффек-гивно. Если же носители заряда собираются в слабо легированном полупроводнике, то диэлектрический слой должен обеспечить положительный эффект при соответствующем знаке разрыва энергетических зон (в противном случае этот слой не играет никакой роли).

Приведенные выводы свидетельствуют о том, что слой диэлектрика должен отрицательно влиять на характеристики солнечных элементов на основе Cu:S-CdS, однако в системах электропроводящий оксид металла - поглощающий слой полупроводника в зависимости от состояния границы раздела диэлектрик может оказывать благоприятное воздействие.

Многие реальные гетеропереходы в действительности представляют собой ПДП-структуры, поскольку в процессе их изготовления образуется промежуточный диэлектрический слой естественного оксида. Для описания характеристик системы ITO-Si*, в которой согласно экспериментальным данным присутствует тонкий промежуточный слой диэлектрика, предложена модель ПДП-структуры [Shewchun е. а., 1978].

С этой целью была обобщена ранее разработанная теория МДП-струк-тур [Green е. а., 1974], что позволило использовать ее для анализа ПДП-структуры, в которой один из полупроводников представляет собой вырожденный широкозонный оксид. Аналогичное рассмотрение [Ghosh е. а., 1978] вьшолнено для солнечных элементов на основе SnOj - л-Si.

2.7. ОМИЧЕСКИЕ КОНТАКТЫ

Омические контакты являются важным компонентом конструкции солнечных элементов, но их исследованию уделяется еще пока недостаточно внимания. Хотя с точки зрения теории уже достигнуты определенные успехи, процесс изготовления контактов все еще сопряжен с определенными трудностями. В 1971 г. Госсик отмечал [Gossick, 1971], что история создания омических контактов все еще напоминает историю первобытного общества, поскольку состоит в основном из недокументированных сообщений, неофициально распространяемых среди экспериментаторов .

В 3.2.2 показано, что допустимые потери мощности на сопротивлении контактов в солнечных элементах обычно составляют примерно 1% выходной мощности, что соответствует падению напряжения на контактах.

* 1Т0 - сокращенное обозначение пленочного или массивного полупроводникового материала на основе смеси оксидов индия и олова, - Прим. пер.

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.