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

теоретические и экспериментальные результаты совпадают при малых размерах зерен (когда активный вклад дают тонкие спои с малым х), а при больших значениях щ получаются заниженными (рис. 6.22).

В модели [Ghosh е.а., 1980b], так же как и в предыдущей, процедура усреднения рекомбинационных центров, сосредоточенных у межкрис-талитных границ, бьша эквивалентна рассредоточению их по всему объему полупроводника. Однако при этом не учитывали влияние обедненных слоев межзереннных границ и воздействие освещения на рекомбинацию на границах. Для зерен кубической формы с размером ребра 7 имело место следующее выражение для среднего времени жизни неосновных носителей:

T = yK6avthNgb). (6.29)

Соответствующее эмпирическое соотношение f 5.10 *7 (с), где 7 выражено в сантиметрах, вьшолняется в большинстве экспериментальных измерений кремниевых материалов при 0,2 < 7 < 10 мкм. Для оценки Ji бьшо использовано выражение для Т, полуэмпирическая зависимость подвижности носителей заряда от 7 и обычные решения диффузионного уравнения (1.22) при бесконечной скорости поверхностной рекомбинации на тьшьной поверхности. Вклад в Ji тока из обедненного слоя (около 8 мА/см) можно оценить из соотношения

(9.30)

где М = 1 при г> Tf; М = t/tj при Т< Т(; Т( - время пролета носителей заряда через обедненный слой (jf = Wj(Ур)).

Зависимость полного тока Jc от 7 показана на рис. 6.24,а. С целью обьясиения различия между экспериментальными и расчетными зависи-

		t=300 мкм-;
			2(7 mkm
			(7 mkm
			)
	Illl 1	1 iii 1 1 iii 1	1 III 1 111

0,1 1 10 100 1000 10000 Размер зерна, мкм

0,1 1 10 100 1000 Размер зерна, мкм

10000

Рис. 6.24. Зависимость Jsc от размера зерна 7 при различных толщинах поликри-сталлической пленки Si (д); влияние на Jsc изменения высоты барьера и подвижности (6)7 Симвопы, обозначающие экспериментальные результаты, соответствуют рис. 6.22, кроме , отвечающего темповым измерениям. Все результаты нормированы к условиям освещения AMI с необходимой поправкой на отражение и затенение контактной сеткой. При 7 < 10 мкм предполагали уменьшение Wj от 0,75 до 0,05 мкм с ростом интенсивности освещения [Ghosh А. К., Fishman С, Feng Т. J. Appl. Phys., 1980, vol. 51]:

2 - подвижность постоянна; 2 - подвижность изменена; 3 - снижение высоты барьера

17-Зак. 609 249

1S -

<=Шмкм JO мкм. 20 мкм~

1,0 10 100 1000 10000 Размер зерна, мкм

1,0 10 100 1000 10000 Размер зерна, мкм

Рис. 6.25. Влияние размера зерна на КПД кремниевого солнечного элемента, при: а - различных толщинах поликристаллических слоев Si; б - наличии (/) и в отсутствие ( ) эффекта снижшия высоты потендаалыюго барьера на р - и-переходе. Символы, обозначающие экспериментальные результаты, соответствуют рис. 6.24 [Ghosh А. К., Fishman С, Feng Т. J. Appl. Phys., 1980, vol. 51 j

мостями при малых 7 предложено существенное уменьшение обедненной области р-я-перехода при освещении {Щ аХ)) из-за захвата носителей на дефектных уровнях в зтой области (рис. 6.24, б). Расчет проводили с помощью обычных выражений для диодов [типа (2.12) и (2.27)], в которые подставляли значения т из (6.29).

Значение оценивали исходя из вычисленных /$с и /q. Ilpt зтом предполагали, что при малых размерах зерен доминирующее влияние на вольт-амперные характеристики оказывает рекомбинационно-генерационный, а при больших 7 - инжекционно-диффузионный механизм, и в соответствующие выражения для /о подставляли расчетные значения Т. Полученные результаты представлены на рис. 6.25.

В модели Фоссума и Линдхольма [Fossum, lindholm, 1980а] учитывается влияние межкристаллитных границ в обедненной области р-п-переходов. Если Ер и Ерр почти постоянны во всей обедненной области, включая ту ее часть, через которую проходит межкристаллитная граница, то для вычисления рекомбинационного тока можно непосредственно воспользовался (6.28). Необходимо учитывать трехмерность потока носителей заряда во всей области шириной Н, однако при наличии больших злектрических полей и диффузионных потоков квазиуровни Ферми можно считать плоскозоиными, и тогда {jEpn - Ерр) =<7К

Темп рекомбинации на поверхности (6.27)* нужно умножить на площадь Agi, поверхности межкристаллитной гарницы в обедненном слое р-л-перехода, воспринимающей носители заряда, равную 47 в случае столбчатых кристаллитов с квадратным сечением 7x7. Плотность тока каждого зерна, пересекающего обедненную область р-л-перехода. определяется с помощью выражения

/ = площадь=({4б/2)(47И)/7 =

= (5 SpyHWdnih)txp{qVl(2kT)). (6.31)

* Поскольку рассматривается рекомбинация только с одаой стороны межкристаллитной границы, Ugb нужно разделить на 2.

При расчете рекомбинацией в объеме зерен пренебрегали. Диодный коэффициент был равен двум, поскольку для максимального темпа рекомбинации на межзеренной границе предполагались квазиравновесные стационарные условия [Lindholm, Fossum, 1981; Fossum е.а., 1980; Henry е.а., 1977, 1978] *; используя другие, но весьма похожие аргументы, получили выражение для рекомбинации на периферии монокристаллических гетеропереходов с Al;cGa, :As,в которое входит член exp(q V/(2kT)). При оценке площади рекомбинационной поверхности использовали не значение Wj, а длину взаимодействия .

При анализе на основе (6.31) экспериментальных результатов, полученных в случае поликристаллических солнечных элементов ср-л-переходом, в которых размер зерен варьировался в диапазоне 0,2 < у < 6 мкм [Feldman е.а., 1978], было получено полное соответствие между расчетными и экспериментальными значениями Jo, измеренными на ветви темновой вольт-амперной характеристики, где Л = 2.

Хотя, как правило, анализируют зависимости характеристик солнечного элемента от среднего размера зерна, очевидно, что другим важным параметром является площадь поверхности межзереиной границы. Так, в материале, характеризующемся некоторым распределением зерен по размерам, более мелкие из них, имеющие высокое отношение поверхности к объему, могут стать причиной значительного увеличения параметра, называемого средним размером зерна.

С помощью ЭВМ пытались решить двумерную задачу переноса заряда в поликристаллических кремниевых солнечных элементах [Makram-Ebeid, 1979; Belovet е.а., 1979]. Для учета рекомбинации на межкристаллитной границе использовали упрощенное выражение Шокли-Рида-Холла. Помимо рекомбинации иа межзеренных границах рассматривали ее в п-и р-слоях на лицевой и тьшьной поверхностях солнечного элемента. Кроме ясной интерпретации температурных изменений достоинством работы явились полученные зависимости при варьировании угла между плоскостями межкристаллитных границ и плоскостью р-п-перехода, а также учет пуассоновского распределения расстояний между межкристаллит-ными границами. Предсказывавшаяся спектральная зависимость 7?е(\) оказалась близкой к измеренной в солнечных элементах с поликристаллическими слоями Si**. Более того, вид VqOO зависит от интенсивности освещения. Этот вьшод качественно соответствует экспериментальному наблюдению 18 %-ното роста пд для X = 0,875 мкм при повышении интенсивности освещения при AMI.

Отметим другие теоретические работы, представляющие определенный интерес.

В темновых и световых условиях подробно бьши рассмотерны рекомбинационные эффекты на межзеренных границах, параллельных гшос-кости р-п-перехода [Card, Hwang, 1980; E.S. Yang ел., 1981]. Эти барьеры препятствуют также прохождению основных носителей заряда.

♦Настоятельно рекомендуем ознакомиться с работой 1978 г.

**Слои Si были получены путем нанесения расплавленных капель Si на движущуюся ленту из пиролитического углерода [Belouct, i 801

17. 251

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.