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

CdS*

10-3

- CdTe

/ \

V v..

J I I I l

2,0 1,0 0 1,0 г,Ол, кч

Рис. 1.11. Качественная зависимость наведенного тока от расстояния до перехода (а) и экспериментальная зависимость тока, наведенного электронным пучком в солнечном элементе на основе CdTe-CdS, от расстояния до перехода (б)

на измеряемые значения Isc, однако /jc может существенно зависеть от скорости поверхностной рекомбинащ1и, что в обобщенном виде иллюстрирует рис. 1.11,й. Типичная зависимость Isc от jc для элемента с р - и-переходом изображена на рис. 1.1 \,б.

Теоретический анализ процесса возбуждения тока при наличии точечной или линейной области генерации носителей вблизи поверхности полупроводника с учетом влияния поверхностной рекомбинации вьшолнен Ван Рузброком [Van Roosbroeck, 1955]. Впоследствии была разработана более общая теория [Berz, Kuiken, 1976], применимая и для случая генерации носителей заряда электронным пучком (например, пучком, формируемым в растровом электронном микроскопе). Содержательный обзор (который может быть использован и как учебное пособие) по растровой электронной микроскопии представлен в [Leamy е. а., 1979].

Образующаяся при воздействии пучка электронов область генерации имеет форму капли, при этом функцию распределения концентрации избыточных носителей можно представить в виде [Hackett, 1972]

Ди(г,Z) =/(r)exp[-a(z-Zo)],

где а 5,4/zo; г - радиальная координата точки по отношению к оси пучка; Z - расстояние, измеряемое от поверхности полупроводника. Параметр Zo, имеющий размерность длины и зависящий от ускоряющего напряжения V [Everhart, Hoff, 1971],

Zo={Blp )V\ (1.35)

где В - постоянная, значение которой определяется атомньпм номером полупроводника; рт - плотность вещества. Авторы работы [Shea е. а., 1978], используя полуэмпирический подход, определили вид радиальной функции /(/). Они установили, что при г 0,25zo значение функции/(г) уменьшается приблизительно в 10 раз по сравнению с ее значением, соответствующим г = О, и что при L > 0,25zo результаты измерений не должны

зависеть от обьема области генерации. Для CdS авторы выбрали соотношение Zo = 0,021 F*>* (где Zo измеряется в микрометрах, а F - в киловольтах) , согласно которому при К = 15 кВ эффективный радиус области генерации Zo 0,42 мкм.

При наличии поверхностной рекомбинации эффективное значение диффузионной длины носителей Lgff уменьшается. Для точечного источника носителей заряда [Jastrzebski е. а., 1975]

L\ff = Ll{l - IsKs + 1)]} exp(-Zo/io), (1.36)

где s = SLo/D - приведенная скорость поверхностной рекомбинации. Измеренная зависимость zo использовалась этими авторами для определения S и обьемной диффузионной длины носителей заряда Lo.

К достоинствам метода наведения тока электронным пучком относятся:

1) возможность осуществления измерений в растровом электронном микроскопе в режиме линейного сканирования поверхности образца при одновременном формировании его изображения с помощью вторичных злектронов;

2) возможность определения положения плоскости перехода по отношению к металлургической границе раздела;

3) удобство измерения распределения L на поверхности элемента, а также изучения влияния на L напряженности поля в области перехода и таких заметных дефектов, как границы зерен;

4) возможность измерения очень малых значений £ (0,1-0,2 мкм).

В одной из модификаций [Hackett, 1972] рассмотренного метода несколько более широкий пучок электронов (диаметром около 10 мкм) направляют на поверхность косого шлифа, которая отклонена от плоскости перехода на небольшой угол Ф. Поскольку значение Zo мало по сравнению с L, расстояние, на которое диффундируют избыточные носители, прежде чем они достигнут перехода, равно х sin Ф. Ток короткого замыкания может быть представлен в виде

hc{AI[\+ {SL/D)]} ехр I - (х sin Ф)/1], (1.37)

что позволяет определять L при отсутствии каких-либо данных о значениях .S.

Обсуждалась [Кашш, Bernt, 1978] возможность определения методом наведения тока электронным пучком казедого из таких параметров, как коэффициент диффузии, обьемное время жизни и скорость поверхностной рекомбинации носителей, в образце, содержащем барьер Шоттки. Вьшолнен подробный теоретический анализ [Van Roos, 1978, 1979] данного метода с точки зрения его использования для исследования солнечных элементов и других приборов.

1.6.6. Затухание напряжения холостого хода

Метод затухания напряжения холостого хода связан с инжекцией избыточных неосновных носителей заряда в базовую область прибора с р-и-переходом при приложении прямого напряжения смещения или при фотогенерации и наблюдением пропесса затухания Vqc после резкого прекращения действия источника носителей. Метод позволяет определять достаточно малые значения времени жизни носителей (т > 1СГ с), и его преимущество состоит в том, что измерения проводятся в условиях, близких к реальным условиям эксплуатации элементов. Данный метод предложен в [Gossick, 1953, 1955]. С его помощью при инжекции носителей заряда под действием импульса прямого напряжения смещения было измерено [Davies, 1963] их время жизни в слабо легированном г-слое р*- г - и*-структуры в условиях низкого и высокого уровней инжекции. Аналогичный способ создания избыточных носителей использовался и другими авторами [Wilson, 1967; Bassett, 1969]. Сравнение [Mahan е. а., 1979] результатов измерений т методом затухания Vqc при инжекции носителей в режиме прямого напряжения смещения и при их возбуждении светом со значениями т, найденными методом наведения тока электронным пучком (см. 1.6.5), показало, что для кремниевых солнечных элементов наиболее достоверные результаты могут быть получены при генерации носителей светом.

Упрощенное теоретическое обоснование [Davies, 1963] метода основано на предположении о том, что диффузией избыточных носителей можно пренебречь. Если область перехода находится в состоянии теплового равновесия, то концентрация неосновных носителей заряда на границе х = Хр (см. рис. 1.3) обедненной области с поглощающим слоем (базой), имеющим в данном случае проводимость р-типа, связана с напряжением на переходе следующим соотношением (см. 2.2.3):

qVoc=Ep -Ерр=кТ1п(пр/пд-кТ\п(рр/п/)=кТ\п(прРр/п1). Поскольку Рр = Л,

Voc (о (kT/q) In [Ир (t)N/ ? ] . (1.38)

Если толщина области, в которую инжектируются носители заряда, меньше диффузионной длины, т. е. дгр - Хр < Z, , то их избыточную конденсацию в этой области можно считать постоянной и процесс диффузии не рассматривать. В этом случае скорость рекомбинации носителей приблизительно одинакова во всем обьеме слоя (при условии, что т не является функцией координаты) и равна

Эир/Эг-(ир-Иро)/г. (1.39)

Время жизни носителей, найденное с помощью (1.38) и (1.39), можно

Используя терминологию, принятую в полупроводниковой технике при описании диодов и триодов, толстый поглощающий слой солнечных элементов часто называют базой, тогда как тонкий (как правило, сильно легированный) фронтальный слой - диффузионной областью или эмиттером.

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.