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

0,5 0,S 0,7 0,8 1,0 1,5 2,0

Длина волны, мкм

Рис. 6.1. Оптическое пропускание пленки я-CdS, осажденной на натрий-кальциевое стекло методом термического испарения в вакууме. Результаты получены на стандартном спектрофотометре Бексмана ДК-2 с зеркальной оптикой. Пленка на вид прозрачна и не имеет каких-либо дефектов:

1 - опорный сигнал, соответствующий прохождению света через воздух; 2 -приемник; 3 - пленка; 4 - стекло

CdS с зеркальной поверхностью отражения на стекле (рис. 6.1). В этом случае коэффициент отражения (около 19%) при hv > Е близок к значению, получаемому по формуле

Я=( ,-1)( г.+ 1)\ (6.1)

где rif - показатель преломления. Толщину пленки CdS можно вычислить исходя из разности между длинами волн интерференционных максимумов (или минимумов). На спектральной зависимости коэффициента поглощения той же пленки наблюдается менее резкий край поглощения, чем в случае монокристаллов. Связано зто с совместным проявлением нескольких эффектов:

во-первых, рассеяния на текстурированной (фасетированной) лицевой поверхности пленки, где изменяются коэффициенты отражения и пропускания; этот эффект усиливается при размерах зерен, соизмеримых с длиной волны падающего света [Szczyrbowski, Czapla, 1977];

во-вторых, оптического рассеяния на пустотах и границах зерен внутри пленок [Filinsky, 1972];

в-третьих, несобственного поглощения света, связанного с наличием высокой концентрации дефектов вблизи границ зерен [Bagley е. а., 1979];

в-четвертых, возможность изменения коэффициента оптического поглощения, обусловленного сильными электрическими полями на меж-зеренных границах (эффект Франца-Келдьпиа) [Bujatti, Marcelja, 1972; Dow, Redfield, 1972].

Интерференционные максимумы (и минимумы) при X = 2nrt, как правило, проявляются на спектральной зависимости Jgc, когда подобные пленки используются в качестве слоев оптического окна в гетеропереходных солнечных элементах.

Некогерентный характер рассеяния и незеркальность отражения и пропускания тонких поликристаллйческих пленок затрудняют измерения в них оптических характеристик. Данные, получаемые с помоцп,ю обычных спектрофотометров, в которых используются приемники с малой апертурой (примерно 10), относятся липп. к зеркальной компоненте пропускания, в то время как в солнечном элементе, для применения в котором предназначена такая пленка, полезный вклад будет также вносить и рассеянный свет. Эту проблему можно устранить, используя приемники с большой апертурой или интегрирующие сферы [Fagen, 1979].

Важным инструментом для измерения оптических постоянных и толщины поликристаллических пленок становится спектроскопическая эллипсометрия. Высокая точность этого метода позволяет обнаруживать небольшие изменения оптических постоянных материала, обусловленные влиянием межзеренных границ [Aspnes, 1976; Bashara, Azzam, 1976].

6.2. ПЕРЕНОС ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА В ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНКАХ

Характер переноса заряда в поликристаллических материалах оказывает существенное влияние на КПД солнечных элементов, использующих зти материалы. Несмотря на то что фундаментальная теория электропереноса в однородных монокристаллических материалах бьша обсуждена в гл. 3, в большинстве случаев поведение тонких поликристаллических пленок нельзя непосредственно предсказать исходя лишь из известных и поддающихся интерпретации свойств соответствующего массивного материала.

Электрофизические характеристики таких слоев в значительной степени определяются свойствами поверхностей, окружающих кристаллиты, в особенности внутренними поверхностями или границами зерен [Leamy е. а., 1982]. В поликристаллйческих материалах можно вьщелить две грухшы явлений, связанных с межзеренными границами, которые оказьшают важное влияние на фотоэлектрическое преобразование энергии.

Электрическое сопротивление. Имеется различие между микроскопическими значениями подвижностей и концентраций носителей заряда в каждом отдельном зерне и макроскопическими эффективными по-движностями и средними концентрациями носителей в слое. Во многих случаях подвижность носителей в слое, а следовательно, его электрическое сопротивление определяют потенциальные энергетические барьеры на границах между зернами. В этих случаях удельная электропроводность у не зависит линейно от концентрации свободных носителей заряда, которая проявляется косвенно, главным образом через высоту потенциальных барьеров. В пленках со столбчатыми зернами, ориентированными по нормали к их поверхности, следует рассматривать перенос заряда вдоль (параллельный) и поперек слоя (поперечный перенос). Электрическое сопротивление, связанное с параллельным переносом, естественно, сильно зависит от свойств межзеренных границ, в то время как на сопротивление в поперечном направлении влияние границы зерен

мало. Возрастание удельного электрического сопротивления в солнечных элементах в первую очередь сказывается на снижении и лишь слабо влияет на Jc и Vqc-

Рекомбинация в квазинейтральном поглощающем слое. Дефектные и примесные состояния на внешних и внутренних поверхностях кристаллитов обусловливают рекомбинацию избьяочных носителей и тем самым снижают эффективное время жизни неосновных носителей заряда, В большинстве пленок, подходящих в качестве поглощающих слоев солнечных элементов, это обстоятельство приводит к небольшим снижениям значений Jsc и Voc- Внутренние области границ зерен имеют разупорядочен-ную структуру и связанную с этим уменьшенную ширину запрещенной зоны и повышенную поверхностную проводимость. Соприкосновение подобных межзеренных границ с обедненными областями обусловливает шзштирование и возрастание обратного тока насыщения р -и-перехода и, в конечном счете, снижает Fqc и . Значения этих параметров в большинстве солнечных элементов с поликристаллическими слоями (в особенности из прямозонных широкозонных полупроводниковых материалов) значительно ниже, чем в изготовленных из соответствующих монокристаллических или псевдомонокристаллических материалов (см. 6.5.3).

Снижение последовательного сопротивления в поликристаллических солнечных элементах обычно не вызывает проблем при условии, что все остальные параметры оптимизированы. Например, влияние большого последовательного сопротивления, параллельного поликристаллическим слоям, можно почти полностью устранить нанесением прозрачного проводящего покрытия типа ITO или SnO. В большинстве кремниевых элементов снижение Jsc и Voc, вызванное рекомбинационными потерями, в процентном отношении одинаково, а несколько выше. Однако в случае широкозонных прямозонных материалов преимущественно наблюдается снижение Voc и , а значение 7]д остается относительно высоким. Влияние контактирования границ зерен с р-и-переходом, по-видимому, наименее изученный из всех механизмов потерь процесс [Fossum е.а., 1980].

6.2.1. Влияние толщины пленок

Когда толщина полупроводникового слоя (или размер кристаллита) становится сравнимой со средней длиной свободного пробега носителей заряда в пленке, рассеяние носителей на ее поверхности приводит к снижению подвижности. Например, если подвижность носителей заряда в массивном материале составляет см/(Вс) и эффективная масса 0,1 те о, то среднее время между столкновениями приблизительно равно 5-10 с, а средняя длина свободного пробега 15 нм. Эта цифра указывает на порядок толщины пленки, при которой становится важным учет эффектов рассеяния. Для пленок, толщина которых превьпиает 100 нм, эти эффекты обычно незначительны.

Очень часто справедливой оказывается упрощенная модель поверхностного рассеяния. Если г, - среднее время между моментами рассея-218

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.