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

ми предложенной им ранее модели проводимости и емкости межзеренных границ в S [Rke, Seager, 1979].

При зтом предполагали [Seager, 1981], что: концентрации носителей заряда и токи лимитируются механизмами термозлектронной змиссии через межкристаллитные барьеры; в рекомбинационных процессах участвуют те же состояния, которые ответственны за захват заряда, контролирующий Vdgb, все состояния на межкристаллитной границе имеют одиночный знергетический уровень; соблюдено условие однородного возбуждения и низкого уровня инжекции (Аи < и); захват и змиссия носителей заряда не зависят от интенсивности освещения.

Одно из основных отличий теории Сигера от ранее рассмотренных [Card, Yang, 1977; Fossum, lindholm, 1980a,b] - возможность изменения квазиуровней Ферми в объединенном слое межкристаллитной области. При не сильно ограничивающих предположениях с помощью зтой теории удалось получить соотнощение между высотой барьера Vgb при освещении, интенсивностью освещения Г, концентрацией доноров Nj), сечением рекомбинации о для дырок и высотой барьера Vgb в темноте. На основании решения трансцендентного уравнения бьши сделаны следующие вьшоды:

1. Высокие потенциальные барьеры на межкристаллитных границах чувствительны даже к очень слабым интенсивностям освещения, в то время как барьеры с малым значением Vgbd практически не зависят от освещенности.

2. При больишх lb (около 0,4 зВ) освещение приводит к значительному изменению высоты барьера, в первом приближении не зависящему от рекомбинационного сечения захвата Ор дырок при Ор < 10~ см.

3. При малых Vdgb (не более 0,25 зВ) выражение для эффективной скорости поверхностной рекомбинации имеет вид

Sf/ q-vth Op(2Vdgb е. No)exp{qVdgbKkT)), (9.30а)

из которого следует, что 5{- быстро уменьшается при уменьшении Vdgb- Например, приТУд = 10* cм Ор = 2,510 * см и Г = 0,3 солнца S{ = 1,510* см.с в случае Vgb = 0,25 зВ.

4. Значение 5 не зависит от интенсивности освещения при малых Vdgb (не более 0,25 эВ), однако при Vdgb > 0,25 зВ S/ уменьшается,

если освещенность вьппе уровня примерно 0,3 солнца.

5. При малых Vdgb и высоких уровнях освещения (более 3 солнц), квазиуровень Ферми дырок становится практически одинаковым во всем обедненном слое, как и предполагалось в ранее рассмотренных работах [Card, Yang, 1977; Fossum, Undholm, 1980 a,b].

Расчеты Сигера хорошо согласуются с измерениями на образцах и-Si, легированных нейтронно-трансмутационным методом, во всем исследовавшемся диапазоне интенсивностей света (от темновых до световых измерений при интенсивностях до 0,3 солнца).

6.3.2. Теоретические исследования поликристаллических солнечных элементов

Ввиду сложности решения трехмерного уравнения переноса заряда в поликристаллическом материале для оценки связи КПД солнечного элемента с размером эерна и другими параметрами материала в расчетных моделях осушествляют различные упрошения. На рис. 6.22 оценки по различным упрошенным моделям сравнены с экспериментальными результатами. В большинстве случаев объем эерна не обеднен свободными носителями заряда (2 Wjgi, < у).

В одной из моделей [Soclof, fles, 1975] предполагают, что Sgi, -> и все фотогенерированные носители, попавшие в обедненную область (шириной Wjg ь), не дают существенного вклада в ток во внешней цепи. Поэтому эффективный размер эерна ygff - У - dgb- Средняя диффузионная длина L = (PTfii) вычислена аналогично (6.21) и подставлена в соотношение [типа (119)] для оценки Jc- Значения Vcff брали из данных для монокристаллических солнечных элементов. Полученная таким образом зависимость т} от у показана на рис. 6.22.

При решении трехмерных уравнений переноса заряда в случае зерен цилиндрической формы использовали численные методы [Lanza, Hovel, 1977]. Значение Ji солнечного злемента подсчитывали как сумму токов в квазинейтральной области зерна, где и в обедненной области

р-л-перехода, где Sgf, =0. Элементы на основе Si и GaAs с барьерами Шоттки моделировали при спектральном составе освещения, соответствующем условиям AMI.. Пример получаемого в результате расчета распределения концентрации избыточных носителей заряда приведен на рис. 6.23. Согласно модели прямое смещение на р-л-переходе не сказывается на значении Sgb, хотя Ji может немного меняться при варьировании смещения. Для элементов с барьером Шоттки Vc и рассчитьша-ли в предположении, что на свойства зтих барьеров не влияет наличие межкристаллитных границ. Один из результатов для кремниевого солнечного элемента приведен на рис. 6.23*.

В другой модели [Koliward, Daud, 1980; Kolivrard е.а., 1979] для суммирования вкладов в общий ток фотогенерированных носителей заряда во всей области эерна прямоугольного сечения использовали эмпирическое выражение для распределения внутри эерна [Daud е.а., 1978]. Интегрирование бьшо проведено также с учетом спектрального состава освещения и с использованием выражений, подобных (1.19) и (1.26). С помощью этой умозрительной модели оценивали зависимость/ус от размера эерна. Последующие измерения Jsc поликристаллических кремниевых солнечных элементах, в которых размер эерна у > 100 мкм, подтвердили правильность теоретических выводов. Попыток моделирования зависимости %с Tiff ох Lgff не предпринимали, кроме изменений этих параметров, связанных с зависимостью Jgc от Leff. Из экспериментальных результатов следовало, что увеличение размера эерна от 100 до 1000 мкм приводит к заметному росту выходных характеристик солнечных эле-

. * Аналогичный результат получен теми же авторами и в случае солнечных элементов с гомогенным р-лнпереходом.

Рис. 6.22. Зависимость КПД солнечных элементов от размера зерна: Кривые результат теоретических расчетов, / -Hilborn, Lin, 1976; 2 - Unza, HoveL 1977; 3 - Soclof, lies, 1975; 4 - Card, Yang, 1977. Символами обозначены экспериментальные результаты:

О - Feldman е. а., 1978; А - Chu е. а., 1975; Chu, 1978; Д- Fisher, Pshunder, 1976; □ - Zook е. а., 1977; Ghosh А. К., Fish-mann С; Feng Т. J. Appl. Phys., 1980

10 100 1000 10000 Размер зерна, нкм

10 ПК

SUKH

Рис. 6.23. Результаты расчета распределения концентрации избыточных носителей заряда:

а - модель зерна в расчетах Ланзы и Ховела; б - концентрация избыточных но-сителЫ! заряда в зависимости от положения в зерне GaAs толщиной 10 мкм, она стремится к нулю на краю обедненной области перехода [Lanza С. Hovel И. J. ШЕЕ Trans on Electron Devices, 1977, vol. 24]; / - область обеднения вблизи межзеренной границы; 2 - обедненная область барьера Шоттки; 3 - поток фотонов; 4 - барьер Шоттки; 5 - граница зерна; б - тьшьный контакт

ментов: Jc примерно на 8, Vqc - на в-1 Jf - на 12-13 и т? - на 30 -32 % соответственно.

Эти относительные изменения типичны для попикристаплических солнечных злементов. В частности, близки изменения Jc и Vq- Установлено также, что с уменьшением размера зерна резко увеличивается вклад в диодный ток механизма, соответствующего диодному коэффициенту к 2, однако при зтом с условиях AMI значение Vgc остается практически постоянным.

Ряд новых положений в теорию поликристаллических солнечных злементов ввели Кард и Янг [Card, Yang, 1977]. Они фиксировали 56 и учи-тьшали влияние освещения на высоту потенциальных межкристаллитных барьеров и рекомбинацию при вычислении среднего времени жизни г в поликристаллическом поглощающем слое Si. Оценку значений isc и Vqc осуществляр, подставляя 7 из (9.26) в обычные выражения L = {От) , Jsc - , где G - темп однородной генерации, и в (2.12) и (3.2 а). По-видимому, основной недостаток зтой модели - предположение об однородной генерации во всем объеме зерна. По зтой причине 248

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.