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

Li Sb P AS Ag re

0,033 ----

0,0 ¥5

0,04S----

----

В Al &a In Zn Cu Au Ag

Рис. 4.8. Измеренные энергаи ионизации различных примесей в Si. Энергаи доноров Д и акцепторов А отсчитываются от дна зоны проводимости для центров, расположенных выше середины запрещенной зоны, и от потолка валентной зоны для центров, расположенных ниже середины запрещенной зоны

нием квазиуровня Ферми. Как правило, уровни, расположенные в пределах нескольких А: Г от зоны проводимости или валентной зоны, являются эффективными донорами или акцепторами, но не представляют собой рекомбинационные центры. Обратное утверждение справедливо для близких к центру запрещенной зоны, особенно это касается глубоких донорноподобных (акцепторноподобных) состояний в материале р-типа ( -типа), являющихся эффективными рекомбинационными центрами, снижающими время жизни носителей заряда. На рис. 4.8 показаны энергетические уровни различных примесей в Si. Детальный обзор по этому вопросу написан Ченом и Милнсом [Chen, Milnes, 1980].

4.3.1. Легирующие примеси

Легирующую примесь для любого полупроводника выбирают исходя из положения ее энергетического уровня в запрещенной зоне, растворимости в полупроводнике и коэффициента диффузии D. При слшпком большом значении D атомы примеси подвижны даже при комнатной температуре, что приводит к нестабильности (в 20-летнем временном масштабе). Коэффициенты диффузии некоторых элементов в кремнии приведены на рис. 4.9. Примесь, кроме того, должна иметь коэффициент сегрегации, соответствующий выбранному способу выращивания кристалла. В качестве легирующих примесей в кремнии наиболее часто используют фосфор (донорная) и бор (акцепторная примесь).

Вследствие рассеяния на заряженной примеси подвижность электронов и дырок уменьшается с ростом концентраций Nq и донорной и акцепторной примесей (рис. 4.10). Это уменьшение наступает при Nq иЛ - - 10* см в кремнии как п-, так и р-типов проводимости. Кроме того, при большой концентрации примеси может уменьшиться время жизни неосновных носителей заряда вследствие искажения кристаллической решетки и комплексообразования.

В кремниевых солнечных элементах необходимо учитьшать механизм оже-рекомбинации. Поэтому эффективное время жизни т неосновных носителей заряда связано с временем жизни тр по рекомбинационному

И - Зак. 609 161

nooz

115S

S75C

Рис. 4.9. Зависимости коэффициентов диффузии D различных элементов от обратной температуры

механизму Шокли-Рида-Холла и временем жизни по механизму оже-рекомбинации соотношением

1оУг.,°к-

где в случае материала р-типа проводимости Tgjf= (Пр - Про)/и, а т = = 1/(С 2) l/(Cj) для n-Si и Up = 1/(<рР) - 1/(Ср) для p-Si. Константы С и Ср оже-рекомбинационного процесса равны соответственно 2,8-10 Э1 и 1-10 см*/с [Hall, 1981].

В качественных материалах, где Tgjff - 50 мкс, при или Np 1 5-10 см эффективное время жизни носителей заряда определяется оже-рекомбинацией [Fisher, Pschunder, 1975].

Указанное влияние степени легирования на подвижность и время жизни носителей заряда ограничивает пределы по концентрации легирующей примеси в активных светопоглощающих слоях солнечных элементов.

4,3.2, Примеси, снижающие время жизни носителей заряда

Неполный список примесных элементов, образующих уровни в середине запрещенной зоны, обусловливающие уменьшение времени жизни носителей заряда в кремнии, приведен в табл. 4.1, где указаны и предельные концентрации примесей, допустимые для изготовления солнечного элемента с КПД 7? 10% [Wakefield е. а., 1975; Hill е. а., 1976].

1Сак показано на рис. 4.11, время жизни т линейно зависит от концентрации этих примесей. Например, концентрация Аи в кремнии не должна превьпиать 10 %. Особенно опасны для Si примеси Na, Си и Fe, поскольку они, кроме того, имеют высокие коэффициенты диффузии. Особое влияние оказывают дефекты или примеси, введенные в процессе выращивания кристалла; обусловленный ими диапазон изменений времен жизни носителей заряда может быть достаточно велик.

При последующей технологической обработке также может происходить значительное изменение г (рис. 4.12) за счет образования комплексов примесей и других дефектов в процессе термообработки при относительно низких температурах [Graff, Fischer, 1979].

-250К

оо ,(,J о

- зоок \

350 к souY,

I I lllllll I I......I ........I I I lllllll I I lllllll I I III

10 ?

7* 10	10 10 a)
\ 100 К .
- 1S0K
zoo к
: 300 к - ш к
1 1 1 mill 1 11 mill	1 1 1 mill 1	1 1 mill 1

10f S)

Л, cm

Phc. 4.10. Завнснмостн подвижности Pg электронов в кремнии n-тнпа, легированном фосфором, от концентрации Njy донорной примеси н температуры (а) и подвижности дырок в кремннн р-тнпа, легированном бором, от концентрации N акцепторной прнмесн н температуры (б)

lllllll-

Рис. 4.11. Зависимость времени жизни Трнеосновных носителей заряда в n-Si от концентрации N, примеси Аи. Из этой зависимости следует, что, сечение захвата дырок Ор = 5-10 см; Tj - температура насыщения золотом (Grove, Physics and Technology of Semiconductor Devices. New York, Wiley, 1967 j

Рис. 4.12. Зависимость времени жизни т неравновесных носителей заряда от температуры Тд изохронного отжига кремния с удельным сопротивлением 1 Ом см, выращенного методом Чохральского

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.