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

His , СМ-- 96

Рис. 6.8. Расчетные зависимости контактной разности потенциалов на межкри-сталлнтных границах в л-Si от плотности состояний Nig на границе и концентрации легирования Nd (при 300 К):

а - при солнечном освещении (100 мВт/см); насыщение связано с условием р(0) = л(0) на межзеренной границе (х = 0); б - темновые условия [Card Yang IEEE Trans, on Electron Devices, 1977, vol. 24]

Бьша развита модель темновой проводимости, рассматривающая движение носителей заряда с тепловыми скоростями и учитывающая различные распределения ловушек (рис. 6.3) [Seager, Castner, 1978; Pike, Seager, 1979]. Бьшо установлено соответствие между расчетом и измерениями в бикристаллах Si и крупнозернистых поликристаллических пластинах. Рассмотрен случай, при котором область обеднения целиком заполняет зерно [Baccarani е. а., 1978; Seto, 1975]. В рамках зтой модели предсказано скачкообразное изменение знергии активации проводимости от условия частичного обеднения к полному обеднению кристаллита (рис. 6.5,6).

При концентрациях легирования, соответствующих переходу от условия частичного обеднения к полному обеднению кристаллита свободными носителями заряда, наблюдался резкий минимум эффективной подвижности (см. рис. 6.14,fl) [Seto, 1975; Cowher, Sedgwick, 1972], непосредственно связанный с максимальным значением высоты барьера Vj (рис. 6.5,д). Модель Бакарани и Сето [Baccarani е. а., 1978; Seto, 1975] бьша успешно применена для объяснения экспериментальных результатов в случае поликристаллических слоев p-Si, выращенных методом химического осаждения из паровой фазы, исходя из наличия непрерывного распределения ловушек в запрещенной зоне. Все измерения проводились на свету.

При интерпретации измерений на свету в рамках рекомбинационной модели Шокли-Рида-Холла контактная разность потенциалов снижается до значений (рис. 6.8), при которых ее влияние на проводимость значительно ослабляется [Card, Yang, 1977]. Это и другие исследования поликристахшических образцов в условиях освещения будут рассмотрены далее, поскольку высота потенциальных барьеров существенным образом зависит от характера рекомбинационных процессов.

При особых обстоятельствах могут оказаться существенными другие источники эффектов рассеяния в поликристаллических тонких пленках. Среди них деформация [Dexter, Seitz, 1952] и (или) рассеяние назаряжен-.6. 231

ных дефектах, например дислокациях; рассеяние, обусловленное механическими напряжениями, возникающими из-за различия коэффициентов теплового распшрения пленки и подложки и дефектами упаковки [Kaz-merski, 1972], которые можно рассматривать как потенциальные барьеры наподобие мехскристаллитных барьеров.

В темновых условиях проводимость поликристаллических пленок ограничивается в больншнстве случаев барьерами на межкристаллитных границах. Освещение снижает потенциалы границ и приводит к существенному увеличению проводимости образцов Si, иногда сводя на нет влияние барьеров между зернами. При освещении определяющим становится механизм рекомбинации, однако в общем случае учет влияния рекомбинации на перенос носителей заряда требует решения трехмерной задачи.

6.2.4. Электропроводность различных поликристаллических пленок

Прежде чем приступить к обсуждению рекомбинационных процессов в поликристаллических пленках, рассмотрим зкспериментальные результаты исследований электропроводности различных поликристаллических пленок.

Пленки CdS вне зависимости от метода получения (термического испарения в вакууме, пиролиза и т.д.) всегда имеют /i-тип проводимости. На рис. 6.9 показаны температурные зависимости концентрации и подвижности электронов в пленках CdS, полученных методом термического испарения в вакууме. Они построены исходя из измерений термо-ЭДС и проводимости пленок.

Зависимость подвижности от температуры описывается (6.14); для трех исследовавшихся пленок энергии активации подвижности составляли 0,11; 0,15 и 0,19 эВ соответственно. Концентрация электронов в пленках 10* см обусловлена избытком Cd. Рост при увеличении концентрации связан с почти полным обеднением зерен свободными электронами и соответствует оценочным значениям размера зерен и ширины области обеднения. В результате исследований, проведенных с 1964 по 1973 г., оказалось, что в пленках CdS, полученных различными способами, высоты межкристаплитных барьеров меняются от 0,07 до 0,5 эВ, причем в большинстве случаев этот диапазон оказывается еще уже, т.е. 0,1-0,2 эВ. Подвижности, как правило, меняются в интервале от 1 до 10* см*/(В-с).

Высоту барьеров в свежеприготовленных пленках можно изменять различными способами, например путем освещения или приложения электрического поля, приводящими к обратимым изменениям, а также отжигом в различных средах (Oj, Н2), вызывающим квазистабильность.

Влияние фотовозбуждения на концентрацию и подвижность электронов в пленках CdS, осажденных методом пиролиза, показано на рис. 6.10. Поскольку большинство пленок CdS, полученных таким образом, имеют высокие темновые концентрации электронов, фотовозбуждение увеличивает главным образом подвижность, в особенности при низких температурах, где доминирует туннельный механизм переноса заряда через барьер.

г,5 3,0 3,5 4,0 4,5 10/Т, К-

г,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

Рис. 6.9. Темновые зависимости концентрации и подвижности свободных электронов от температуры трех пленок CdS, осажденных методом термического испаршия в вакууме на подложке из рутила при различных температурах jTj в процессе осаждения:

- Ts = 200°С; - Г, = 220°С а Е ~ Т = 260°С. Размер рериа не менее 0,1 мкм [Wu Bube. J. Appl. Phys., 1974, vol. 45]

Рис. 6.10. Температурные зависимости концентрации и подвижности электронов в пленке CdS, полученной методом пиролиза, при различных освещенностях L (L = \ соответствует освещению вольфрамовой лампой при 50 мВт/см). Подвижность при низкой температуре соответствует туннельному механизму прохождения через потенциальный межкристаллитный барьер [Wu С, Bube R. Н. J. Appl. Phys, 1974, vol.451

Подвижность электронов в поликристаллических пленках CdS изменяется при положении электрического поля. Под воздействием напряжения значение Vj на межкристаллитных границах существенно снижается за счет взаимодействия индуцированного заряда с зарядом на барьерах. На рис. 6.11 приведены температурные зависимости подвижностей электронов в плшках CdS, полученных методом термического испарения в вакууме, при различных значениях приложенного напряжения. С увеличением напряжения от О до 2 В умшьщается от 0,095 до 0,069 эВ. Это потенциально важный эффект, когда границы зеро! проходят через обедненные слои в р-и-переходах солнечных элементов.

Термоотжиг вызывает долговременные изменения свойств пленок. Так кислород, адсорбированный на поверхности и границах зерен пленки CdS, при образовании химических связей удаляет электрон из зоны проводимости, тем самым приводя к появлению обедненных слоев на поверхности и границах зерен. Адсорбированный кислород легко удалить путем низкотемпературного отжига в вакууме. При удалении кислорода Vet снижается от 0,22 до 0,15 зВ и слегка увеличивается средняя концентрация свободных электронов (рис. 6.12).

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.