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

Рис. 4.7. Упрощенная схема выращивания кремниевой ленты EFG-способом: 1 - кремнишая лента; 2 - формооб-разоватепь; 3 - жидкий кремний

ращиванию кремния он интенсивно развивается Лабеллем и Млав-ским [Labelle, Mlavsky, 1971] и Рави с сотрудниками [Ravi е. а., 1975].

с EFG-способом графитовый формообразователь

В соответствии

с щелевидным отверстием частично погружают в тигель с расплавленным кремнием. Жидкий кремний смачивает формообразователь и, протекая через щель, подпитывает твердофазную зону выращиваемой ленты, как зто показано на рис. 4.7. Форма ленты определяется формой верхней поверхности формообразователя, поверхностным натяжением, темпера-турньили градиентами и скоростью вытягивания самой ленты.

По сообщениям, опубликованным в 1980 г., скорости вытягивания лент толпдшой 0,05 и шириной до 5 см достигали 5 см/мин [Kalejs, 1980]. Гибкость лент позволяет скручивать их в рулон большого диаметра; за один технологический цикл выращивали ленты длиной до 20 м. Лента не требует применения операции полировки. По оценке Млавского, возможная цена ленты - не менее 1 долл. за 0,002 см.

Ленты, вьфащенные EFG-способом, имеют достаточно высокую плотность дислокаций и двойников. Поскольку графит немного растворяется в жидком кремнии, зрозия материапа формообразователя и включения SiC представляют при зтом наиболее сложную проблему. Некоторый успех бьш достигнут при использовании формообразователя, вьшол-ненного из SiOz [Jewett, 1978]. В солнечных злементах с диффузионным р-и-переходом, изготовленных из кремниевой ленты, в 1977 г. был получен КПД 10,6% (в условиях освещения AMI); с усовершенствованием технологии изготовления солнечных элементов ожидают получения еще более высоких КПД. Этот способ нашел интересное применение для вьфащивания пустотельных трубчатых солнечных злементов. Возможность пропускания потока охладителя непосредственно через солнечный элемент позволяет эффективно использовать их в концентраторных системах [Mlavsky е. а., 1976].

Выращивание дендритных лент было доведено фирмой Westinghouse в 1966-1967 гг. до опьггного производства; солнечные элементы на основе таких лент имели КПД т?у - 10%, однако малый спрос в те годы привел к сворачиванию их производства [Riel, 1973]. В связи с расширением наземного применения солнечных злементов вновь возобновился интерес к методам выращивания дендритных лент, в том числе и фирмой Westinghouse в 1977-1978 гг. [Seidenstricker е. а., 1978].

В зтом случае два параллельных дендрита формируют границы пластины или ленты, вытаскиваемых из переохлажденного расплава. Одна или несколько двойниковых плоскостей, параллельных плоскости ленты

и проходящих через ее центр, стабилизируют рост [Dermatis е. а., 1965], при этом не требуется никакого формообразователя. При ишрине ленты 4 см бьши получены скорости роста около 10 см/мин и соответствующие скорости выхода продукции около 27 см/с [Duncan е. а., 1980].

При выращивании дендритных лент необходим тщательный контроль температуры. По качеству они близки к совершенным материалам, выращенным методом Чохральского, а присутствие двойниковых плоскостей, как оказалось, не влияет на КПД солнечных элементов [Seidensticker е. а., 1975; Davis е. а., 1976]. Бьши изготовлены солнечные элементы с КПД 7?j - 15,5% при условии освещения AMI [Duncan е. а., 1980].

Тсуя с сотрудниками изобрели способ сверхскоростного выращивания кремниевой ленты [Tsuya е. а., 1980]. Под давлением расплавленный кремний разбрызгивают через щель в дне тигля, содержащего расплав, на систему охлажденных вращающихся цилиндров, тем самым производя ленту со скоростью от 10 до 40 м/с. Бьши выращены поликристаллические ленты толщиной 20-200 мкм, шириной 0,1-5 см и с большим размером зерна (10-100 мкм). На ранней стадии исследований этим способом бьши получены солнечные элементы с КПД Vs - 5% (без просветляющего покрытия).

Выращивание кремния из раствора можно осуществить при более низких температурах, чем температура плавления, используя в качестве растворителей Ga или Sn. Однако из-за низкой скорости выращивания этот способ не нашел широкого применения [Wolf, 1975].

При выращивании пленок Si методом вакуумно-термического испарения требуется высокая температура источника испарения (более 1800°С) и высокий вакуум (не более 1,53-10 * Па) для предотвращения образования SiO. Коэффициент полезного действия солнечных элементов, выращенных таким образом, достигал 3% [Feldman е. а., 1980]. Для получения эпитаксиальных или поликристаллических пленок с большим размером зерен температура подложки должна превышать 1000° С. При этом снижаются также плотности дислокаций и дефектов упаковки. Температуру можно снизить при соиспарении пленок Pt или других металлов толщиной в несколько монослоев. Атомы металла на поверхности растзоцей пленки Si существенно увеличивают поверхностную подвижность атомов Si, стимулируя кристаллический рост [Siekhaus, 1976].

Более широко используют метод химического осаждения из паровой фазы, основанный на разложении SiCU, S1HCI3 [Chu е. а., 1967] или кремнийорганических соединений на горячей подложке. Скорости роста при низких температурах определяются скоростью химической реакции, а при высоких - процессами диффузии и сильно зависят от газового потока и давления. При температурах 1100-1300°С достижимы скорости роста 6-14 мкм/мин, хотя для получения более совершенной кристаллической структуры предпочтительнее скорости около 1 мкм/мин [Runyan, 1965].

Среди достоинств метода - простота контролируемого легирования, осуществляемого путем введения газообразных примесей, таких, как диборан, фосфин или арсин, в газовый поток, а также возможность трав-

ления подложек in situ. Простым изменением потока легирующей примеси можно последовательно выращивать слои р- и -типов проводимости. В условиях зпитаксиального роста выращивают слои высокого качества [Kressel е. а., 1976].

Другие способы вьфаыщвания ленточного кремния основаны на:

а) погружении подложек из силиката алюминия или керамики на основе оксида алюминия в расплавленный кремний [Heaps е. а., 1980];

б) прокатке кремния при температурах около 1380°С [Noel е. а., 1976];

в) литье методом направленной кристаллизации с последующей резкой слитка на пластины, в которой все границы зерен нормальны к плоскости пластины [Fischer, Pschunder, 1976; Fischer, 1978];

г) зпитаксии из жидкой фазы с использованием раствора Si в Sn [Wolf, 1975].

Метод направленной кристаллизации привлек значительный интерес своей дещевизной. В соответствии с одной из его модификаций на одном конце контейнера с расплавленным кремнием устанавливают теплообменник таким образом, чтобы получить фактически одномерный температурный градиент. Полученные слитки отличаются высоким соверщен-ством; размер зерен в них превьпиает несколько миллиметров [Khattak, Schmid,1980].

Улучшению качества кремниевых лент способствует их зонная плавка с помощью сканирующих электронно-лучевых или лазерных источников знергии [Lesk е. а., 1976].

Полный сравнительный обзор методов Чохральского, зонной плавки, метода литья с использованием теплообменника, EFG-способа и способа выращивания дендритных лент дан Швутке [Schwuttke, 1979] иЦижеком [Ciszek, 1982].

4.3. ДЕФЕКТНОСТЬ, ЛЕГИРОВАНИЕ

И ВРЕМЯ ЖИЗНИ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА

Эффективность преобразования знергии conHe4Hbnvoi элементами решающим образом зависит от концентрации дефектов, влияющих на время жизни г неосновных носителей заряда в активных слоях. С ростом г увеличивается не только ток короткого замыкания Jgc, но также напряжение холостого хода Vc вследствие уменьшения обратного тока насьпцения Jq . Вторым по важности контролируемым параметром является удельное сопротивление.

Дефекты можно разбить на две большие группы: структурные дефекты (дислокации, междоузельные атомы, вакансии, двойники и малоугловые границы зерен) и примеси (чужеродные атомы внедрения или замещения). Часто в результате взаимодействия чужеродных примесей со структурными дефектами образуются дефектные комплексы. Дефекты могут быть как электрически активными, так и электрически неактивными.

Проявление их электрической активности (в качестве донора, или акцептора, или рекомбинационного центра) определяется положением энергетического уровня в запрещенной зоне полупроводника и положе-

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.