Звоните! 
 (926)274-88-54 
 Бесплатная доставка. 
 Бесплатная сборка. 
Ассортимент тканей

График работы:
Ежедневно. С 8-00 до 20-00.
Почта: soft_hous@mail.ru
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

Для получения р*-слоев применялись также эпитаксиальные слои и диффузия бора [Mandelkorn е. а., 1973].

Высокие значения Voc наблюдали также в толстых базовых слоях, для которых Ур/Lp - 3, и это потребовало других объяснений. В этих случаях возрастание Vgc происходило за счет напряжения, появляющегося на изотипном переходе между р- ир*-слоями [Mandelkorn, Lamneck, 1975]. В общем случае в увеличении Vqc играют роль все три упомянутых вьппе механизма.

В принципе от наличия электрического поля вблизи фронтальной поверхности элемента можно ожидать всех тех же преимуществ, которые дают поля вблизи тыльной поверхности. В современных высокоэффектив-ньос солнечньгх элементах с очень тонкими передними легированными слоями характер легирования фактически приводит к существованию фронтальных полей. Однако из-за очень малых толщин и высоких концентраций в передних слоях, которым соответствуют короткие времена жизни неосновных носителей заряда, доминируют другие механизмы. Например, при очень высоких уровнях легирования вблизи поверхности часто возникает тормозящее электрическое поле, намного снижающее КПД солнечного элемента [Godiewski е. а., 1973].

Было обнаружено значительное возрастание Vc (до 0,64 В) при создании изотипного перехода в перещюм легированном слое [Lindholm е. а., 1970]. Обратный ток насыщения фронтального слоя этих элементов бьш снижен до 10 * А/см, и предсказана возможность получения элементов с Voc = 0,7 В.

4.5.3. Оптимизация элементов обычной конструкции

До настоящего времени не иссяк значительный интерес к проблеме повьппения КПД солнечньгх элементов до 22% [Wolf, 1971 ].

В большинстве современных высокоэффективных солнечных элементов формируют электрическое поле у тьшьной поверхности. За счет повьппения времени жизни в базовом слое почти достигнуто предельное оптимальное значение Jj*; потери на отражение света минимизированы в текстурированных элементах, и ожидается дальнейший рост за счет увеличения чувствительности в голубой части спектра. Рост коэффициента заполнения и напряжения холостого хода Voc достигнут путем оптимизации концентраций носителей заряда и профилей в базовом и диффузионных слоях. Если не принимать во внимание толщину элемента, то концентрации наиболее просто поддаются варьированию.

В обычных высокоэффективных солнечных элементах с целью снижения Rs и увеличения Vgc сильно легируют диффузионный слой (обычно л-типа) до максимально возможных концентраций легирующей примеси Nq \ в базе может быть при этом различной. Дальнейшее повьпиение фотоотклика в голубой части спектра, увеличение коэффициента запол-

* Тем НС менее влияние потерь в длинноволновой области спектра на Jне является пренебрежимо малым.

VI 179



нения и напряжения холостого хода связано с пересмотром теории диффузионного л-слоя.

Согласно развитой ранее теории [Wolf, 1971] считалось, что с ростом концентрации носителей заряда по обе стороны от перехода обратньга ток насыщения должен уменьшаться, и при = 3,5-10* см * КПД должен достигать максимального значения около 22% (при АМО). Конечно, когда концентрация акцепторов (в случае базы р-типа) становится слишком высокой, уменьшение р и т приводит к снижению при > 10* см * (удельное сопротивление базового слоя р-типа около 0,05 Ом-см). Это обстоятельство существенным образом сказывается на КПД солнечного элемента.

При дальнейшем развитии этой теории Брандхорстом [Brandhorst е. а., 1972] предсказывали уже более низкий практически достижимый предел для КПД - 18% для концентрации акцепторов в базе около

4-10* см *. Однако в более поздних экспериментальных работах установлено, 410 максимум КПД приходится на - 4-10 см * [lies and Soclof, 1975; Godlewski е. a., 1975].

Связано зто с меньшим, чем бьшо предсказано, значением Vq(. при варьировании N; в диапазоне 10 -10* см * наблюдают широкий максимум при Vqc - 0,62 В и медленный спад Vqc при дальнейшем росте N. Если сравнить зто с предсказаниями упрощенной теории, то должен бьш бы происходить непрерывный рост Vqc с увеличением (Уос - 0,7 В при Nj = Ю* см *). Экспериментально полученные значения обычно находились в предсказьшаемом интервале ипи же их расхождения могли бьггь объяснены низкими г . Различие между теорией и экспериментом, особое внимание на которое бьшо обращено в 1972 г. [Bfandhorst, 1972], стимулировало значнгельный интерес к этой проблеме в 1975-1977 гг., выразившийся в появлении нескольких новых моделей.

Вклад в темновой обратный ток насьпцения Jq дают два члена: ток Jq/z электронов, инжектированных в р-базу, который зависит от параметров р , т и 5 базовой области элемента на основе структуры п* -р, и ток Jop дырок, инжектированных в легированный слой л-типа, зависящий от Ир, Тр vi. Sp. Составляющая Jq/i значительно превьплает Jqp в тонком легированном слое толщиной 0,2-0,5 мкм, в котором Тр > 10 * си Sp < 10* см/с. Однако при изменении хотя бы одного из этих параметров легированного слоя может существенно увеличиться вклад Jop в Jq , что приведет к уменьшению Vqc. При значительном снижении /оя, что желательно для повьпиения Кос, ор дт основной вклад в /о (см. кривые в и г на рис. 4.22). Из-за очень малой толщины и-слоя и очень высоких значений Np (10 -10° см *), а также наличия почти наверняка неоднородных распределений Np, Тр и Ир эти параметры и Sp трудно точно измерить и еще труднее удовлетворительно промоделировать. Иногда считают, что Np изменяется по линейному закону, причем dNp/dx = 10* см [Lindholm е. а., 1975].

Согласно большинству современных моделей насыщение Vqc обусловлено тем, что ток /ор значительно больше, чем ранее предполагалось (б на рис. 4.22). Доводы, въщвигаемые для объяснения этого явления, чаще всего связаны с различными проявлениями так называемых эффек-



Рис. 4.22. Зависимость тока насыщения Jq от удельного сопротивления р базовой области высокоэффективного солнечного элемента:

а - полный ток /о, полученный исходя из измерений Vqc viJsc, б - дырочныйток насыщения /ор < учетом эффектов сильного легирования; в - то же, но без учета эффектов сильного легирования; г - электронный ток насыщения /дл, рассчитанный исходя из измеренных значений Г и L в совершенных кристаллах Si


ГО 1 10 Э, Ом-см

тов сильного легирования, а именно:

1) кластеризация примесей обусловливает трехмерную пространственную неоднородность р -л-перехода и облегчает процессы туннелирования по дефектам в обедненном слое [Lindholm е. а., 1975];

2) сужение запрещенной зоны в сильно легированном л-слое из-за появления примесных зон энергий хвостов плотностей состояний и эффектов механических напряжений [Dunbar, Hauser, 1975,1977];

3) наличие тормозящего поля, обусловленного снижением концентрации носителей с ростом Лд, которое повьпдает эффективную скорость поверхностной рекомбинации [Godiewski е. а., 1975];

4) сужение запрещенной зоны из-за наличия сильных электрических полей, т. е. эффекта, являющегося тепловьпм аналогом эффекта Франца- Келдьцца, и изменение генерационно-рекомбинационного тока через р-л-переход [Rittner, 1977];

5) совместное влияние рекомбинации на поверхности легированного слоя и сужения запрещенной зрны [Fossum е. а., 1979; Shibib, Fossum. 1981].

С учетом зтих эффектов были проведены расчеты с помощью ЭВМ [Hauser, Dunbar, 1977], из которых следовало, что можно создать солнечные элементы с КПД от 17,5 до 18% (при условии освещения солнечным излучением со спектром АМО с учетом всей площади злемента включая энергетические потери на сопротивлении Rg из-за наличия кон тактной сетки).

Важность учета эффектов сильного легирования была продемонстри рована на примере солнечного элемента с инверсионным слоем [Blakers Green, 1981], где высокая концентрация носителей заряда в л-слое инду цируется зарядом в окисле, а не создается путем легирования. Значеюи Voc в этих элементах достигает 0,678 В. До сих пор существуют противо речивые мнения относительно физических механизмов, ответственньк за проявления эффектов сильного легирования [Shibib е. а., 1979;Fossur е. а., 1979; Amantea, 1980; Lanyon, 1981;Redfield, 1980, 1981].



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
.