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

д: = о полупроводникового стержня, показывает, что эффективная диффузионная длина носителей заряда возрастает, если из точки инжекции их выбрасывает электрическое поле.

Вид функционала S зависит от генерационного члена. Например, для модели, описываемой уравнением (1.17),

У[С(х)] = [- (аГо ) ) ехр(-ах)] / [о? - (а g /(! g,)) - 1/4]. (1.27)

При наличии постоянного электрического поля точные решения уравнения переноса могут бьпъ получены дтя различных моделей элементов [Hovel, 1975; Wolf, 1963; EUis, Moss, 1970].

Для введения в поглощающий слой электрического поля можно создать неоднородное по толщине слоя распределение акцепторов Л. Напря-жашость поля

5 (кТт\1Мд)ША1с1х,

при этом эффективная диффузионная длина неосновных носителей заряда определяется соотношением

L Ln[{elc)n-Ln{{LnlNXdNldx)\\.

Несмотря на то что введение электрического поля в объем поглощающего слоя представляется эффективным способом увеличения L и, следовательно, Ji, такое поле применяется редко. Это связано с трудностями получения необходимого градиента концентрации легирующей примеси, к тому же без снижения времени жизни носителей. Далее, наличие встроенного поля неизбежно приводит к уменьшению диффузионного потенциала Va в области перехода, поскольку фактически часть используется для создания градиента потенциала в поглощающем слое. Это вызывает снижение напряжения холостого хода Vqc солнечного зле-м 1та, вследствие чего необходим выбор оптимальных параметров поглощающего слоя, которые могли бы обеспечить достижение высоких значений как Ji, так и Vqc. Теоретический анализ встроенных электрических полей в материалах с малым временем жизни носителей заряда выполно! Урли [Urli е. а., 1975].

Рядом авторов изучалось влияние электрического поля на процесс рекомбинации носителей в области пространственного заряда солнечных элеметтов с барьером Шоттки. С помощью ЭВМ был проведен расчет [McQuat, Pulfrey, 1976] характеристик элементов такого типа с учетом пространственного изменения б . Уравнение переноса при существовании пространственных вариаций ё , т и д было решено при помощи численных методов [Van Overstraeten, Nyuts, 1969]. Процесс рекомбинации носителей в области пространственного заряда кремниевых элементов с р - и-переходом рассмотрен Маллинсоном и Ландсбергом [Mallinson, Landsberg, 1978]. В солнечных элементах на основе аморфного кремния, для которого характерны малые значения L, увеличение эффективной диффузионной длины носителей заряда под действием поля в обедненном слое является необходимым условием, обеспечивающим получение приемлемого коэффициента собирания носителей.

в современных кремниевых солнечных элементах успешно применяется так назьюаемый изотипный тьшьный барьер,или тянущее поле вблизи тьшьной поверхности, которое уменьшает скорость поверхностной рекомбинации носителей на омическом контакте поглощающего слоя. Такое поле, создаваемое посредством кратковременной диффузии дополнительного количества легирующей примеси со стороны тьшьной поверхности, образует отражающий барьер для фотогенерированных носителей и тем самым уменьшает их концентрацию в этой области. Солнечные элементы с изотипным тьшьным барьером более подробно рассмотрены в 4.5.2.

1.5.2. О постоянстве фототока в области перехода

При выводе уравнения для Ji мы полагали, что ток фотогенерированных электронов не меняется по всей ширине обедненного слоя и носители заряда, прошедшие через границу этого слоя, полностью разделяются переходом. При протекании фототока квазиуровень Ферми внутри обедненного слоя занимает более высокое положение, чем в равновесном состоянии (см. рис. 2.7). Это означает, что в данной области усиливается рекомбинация и часть носителей теряется, несмотря на существенное возрастание их эффективной диффузионной длины под действием сильного поля в переходе.

Принятые нами упрощения состоят в том, что фототок может накладываться на темновой ток при прямом напряжении смещения, а значительная рекомбинация в обедненной области происходит внутри тонкого слоя, расположенного на границе раздела р- и и-областей (что свойственно элементам с гетеропереходом). Рекомбинационные потери характеризуются эффективной скоростью рекомбинации носителей 5,- на границе раздела. Полагают, что 5,- не зависит от приложенного напряжения. Условие непрерывности фототока, проходящего через границу раздела, записывается в виде /х = .вых QnSf, причем для концентрации носителей на границе раздела справедливо приближенное равенство п{х{)

-вых/СМ ё ), где 5 я* 2(Fd - (Ю; Va - диффузионный потен-

циал; {V) - ширина обедненного слоя и Xf координата границы раздела. Объединив приведенные соотношения, получим

/вых вх = +5,/0u6(F))]. (1.28)

В данном случае потери Ji, связанные с рекомбинацией носителей в области перехода, можно рассматривать независимо от темнового тока. Такой подход использован в работах [Mitchell е. а., 1977; Rothwarf е. а., 1978].

Другое приближение основано на предположении о том, что 5,= = 5,-{/((К), где 5,- - толщина граничного слоя, а {/,(F) - скорость рекомбинации в этом слое, зависящая от приложенного напряжения смещения. Для симметричного перехода при наличии рекомбинационных центров, образующих единственный энергетический уровень, расположенный посередине между квазиуровнями Ферми для электронов Ер и дырок Ерр, скорость рекомбинации можно представить в виде UiiV)

Uio[exp{qV/2kT) - 1]. Поскольку напряженность электрического поля в области перехода велика (около 10* В/см), скорость носителей V (6 ) уже не равна произведению д ё , она ограничена значением Vj/, которое представляет собой максимально возможную тепловую скорость носителей в сильном поле, v( <§ ) Vj/ 10 см/с. Теперь уравнение (1.28) записывается в виде

/bmx bx=1/[1+5,(F)/Vs/].

К вопросу о потерях фотогенерированных носителей в обедненном слое мы вернемся в 3.3.1.

1.5.3. Влияние высокого уровня инжекции

При высокой облученности (превышающей 100-кратную) или большом прямом напряжении смещения (F > OJEgjq), когда концентрация неосновных носителей заряда существенно возрастает, необходимо пересмотреть ряд предположений, использованных при расчете Ji. Для простоты рассмотрим поглощающий слой р-типа проводимости.

1. Так как условие Рр > Пр уже не выполняется, скорость обьемной рекомбинации определяется не только концентрацией фотогенерированных избыточных неосновных носителей заряда. Реализуется более сложная модель рекомбинационного процесса. Зависимость скорости рекомбинации от Ир может отличаться от линейной, а носители заряда обычно имеют большее время жизни [Matare, Wolff, 1978].

2. Условия, позволяющие исключить из рассмотрения уравнение переноса для основных носителей заряда [(1.13) в ранее приведенном примере] , теряют силу, поэтому требуется совместное решение уравнений переноса для электронов и дырок.

3. Граничное условие Ир = Иро ехр(К/(А:Г)) может не выполняться, и при анализе процесса переноса носителей заряда появляется необходимость учета влияния обедненного слоя.

4. При высоких концентрациях фотогенерированных носителей и наличии существенной пространственной неоднородности скорости их генерации различие в значениях подвижности электронов и дырок приводит к появлению ЭДС Дембера [Dember, 1931, 1932], которая в образцах кремния при 500-крагной облученности может достигать 0,05 В [Lindholm, Possum, 1977]. При выборе поглощающего слоя с соответствующим типом проводимости и определенного направления освещения элемента ЭДС Дембера будет складываться с напряжением на переходе, а не вычитаться из него.

При указанном усложнении модели элемента для решения уравнений переноса требуется применение численных методов. Другими эффектами, связанными с высоким уровнем инжекции, являются, как будет показано в гл. 3, изменение характеристик перехода и увеличение потерь энергии на последовательном сопротивлетии.

Эффекты в солнечных элементах, обусловленные высоким уровнем инжекции, обсуждаются в [Dalai, Moore, 1977; Possum, Burgess, 1976].

Вопрос об ЭДС Дембера интересно изложен в работе [Von Roos, 1979].

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.