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

чек зрения. Экспериментальные результаты, в особенности по электронным свойствам, относятся главным образом кСе.

Рекомбинацию в р-и-переходах, изготовленных в бикристаллах Si, исследовали на шлифах методом тока, наведенного электронным пучком [Daud ел., 1978]. Эффективная диффузионная длина Lgff вблизи межкристаллитной границы составляла около 2 мкм и почти линейно возрастала при удалении от нее, пока не становилась постоянной и равной по значению для монокристалла 1 12 мкм. Протяженность области по обе стороны от межкристаллитной границы, в которой Lgff < g > примерно Lg, т.е. значительно превосходит ширину обедненной области (Wdgb < 1 мкм).

Рекомбинацию на границах зерен в крупноэеренных поликристаллических материалах изучали методами оптического и электронно-лучевого сканирования [Inoue е.а., 1981; Напока, 1980Н; Itoh е.а., 1978]. Например, в Si бьша установлена связь между кристаллографической ориентацией границ зерен и их рекомбинационными свойствами.

До сих пор обсуждали исследования, проводимые в темновых условиях (или в условиях локального светового зондирования), когда рекомбинационные свойства, как правило, можно описать с помощью постоянного параметра Sg} на зависящего от концентрации носителей заряда. Влияние освещения на потенциальный барьер и рекомбинации на межкристаллитной границе учитывали в рамках модели Шокли-Рида-Хол-ла [Card, Yang, 1977]. При освещении материала и-типа фотогенерированные дырки нейтрализуют отрицательно заряженные состояния на межзеренной границе и снижают высоту потенциального барьера до тех пор, пока не.уравновесятся рекомбинационные токи электронов и дырок. В приближении постоянства Ер и Ерр во всем обедненном слое и равенства рекомбинационных сечений захвата электронов и дырок а = = Ор = а - равновесие наступает, когда неравновесные концентрации Ир {х, 0) и Рр {х, 0) на межкристаллитной границе становятся равны друг другу.

При этом темп рекомбинахщи максимален. Основной вклад в рекомбинационный ток дают состояния, находящиеся между уровнями Ерп и Ерр, поэтому для темпа рекомбинации справедливо соотношение

Ugb q (dNgbldE) (Epn - Epp) av, Рр (х, 0)/2, (6.23)

где Vth - техшовая скорость; dNgfdE - хшотность распределения поверхностных состояний на межзеренной границе, см *эВ~. На основе этого получена связь между Vgi Nj) и dNgjdE в условиях освещения AMI (рис. 6.8)* [см. также Hwang е.а., 1981].

Концентрация дырок на межкристаллитной границе увеличивается в присутствии остаточного барьера, поэтому скорость поверхностной рекомбинации Sgb (Wdgb) на краю обедненного слоя вблизи границы зерна

SgbiWdgb) ioVthl4){dNgb/dE)(Epn-Epp)expiqVdgblikT)). (6.24)

* На рис. 6.8 Njg эквивалентно используемому здесь обозначению dNgbJdE; Л/j - константа.

в результате темп рекомбинации на межзеренной границе

Ugb- 2q\Рпix, Wagb) -Pno]Sgb(Wdgb) (6.25)

нелинейно зависит от p (JC, Wdgb)- Член {dNgbldE) {Epn - Fp) в рассматриваемом случае почти не влияет на линейность. Однако экспоненциальная зависимость высоты барьера от интенсивности облучения может обусловить более высокую степень нелинейности, поскольку Vgi, также зависит от Ер и Ерр. Таким образом, в области солнечного элемента с более высоким уровнем возбуждения [большая концентрация Рп (х, Wfjgb) и малое значение Уеь} темп рекомбинации меньше, чем на участках, где этот уровень ниже [малая концентрация Рп{х, Wjj), большое значение Wqi,]- Поскольку Wfjgb зависит от уровня легирования Nj) (рис. 6.3 и 6.8,а), существует связь между Sgb kNd при больших значениях d/V й/(if.

Кардом и Янгом [Card, Yang, 1977], бьш проведен расчет среднего времени жизни г неосновных носителей заряда для столбчатых кристаллитов с квадратным поперечным сечением (7x7) в предположении однородной генерации вдоль сечения и длины кристаллитов. Предполагали также, что рекомбинационные центры однородно распределены по всему объему поликристаллического материала, причем их эффективность увеличивается пропорционально напряженности электрического поля обедненного слоя вблизи межкристаллитной границы. В этом случае для т получается выражение

г= lliNgbCfVth)= [yexpi-qVdgblikT))]/[ovth

X (dNgb/dE) {Ерп - Epp) ] . (6.26)

Для материала -типа проводимости связь между г, 7, dNb/dE кМр показана на рис. 6.21.

Глубокий теоретический анализ солнечных элементов с поликристаллическими слоями дан в работе Фоссума и Линдхольма [Fossum, Lindholm, 1980а]. В работе отмечен ряд важных обстоятельств, касающихся зависимости 5 от освещения. Для малых занчений Sgh, когда Ер кЕрр постоянны во всей обедненной области, окружающей границу зерен, для темпа рекомбинации получено выражение

gb (SpS ){nil2) exp[iEf -Efp)K2kT)], (6.27)

где Sp = Op с г/, ; Sn = а Cf/, Ngb л o , Op - рекомбинационные сечения захвата электронов и дырок пустыми рекомбинационными центрами.

Этот результат справедлив лишь при условии достаточно высокого уровня возбуждения, при котором {Ef - Efp) > А кТ к тем самым обоснованы некоторые допущения в модели Шокли-Рида-Холла. Результат аналогичен (6.23), в нем лишь фигурируют Ер и Ерр, а не Vgh-

Например, взяв параметры из [Card, Yang, 1977], в случае р (х, Wgb -1,6-10 см получаем, что скорость поверхностной рекомбинации S,/, (IVj,;,) - = 510* cmc , а при р (х, Wjgb> - 1,6-10 см - SghO%rf,) ~0,7-10* см-с .

io<wio4o io*

Nif, CM--эЪ

r,c 10- .

-s .

-7

10-\,

Net, CM

Рис. 6.21. Расчетные зависимости среднего времени жизни т неосновных носителей заряда в поликристалле Si от размера d кристаллитов и плотности пограничных состояний Nfg(=dNgi,/dE) при Лд = 10* см (а). Резкий начальный спад тсвязан с увеличением Vj (на свету) при росте Vjj (а) и среднего времени жизни т неосновных носителей заряда от Лд и размера кристаллитов при jV/j = Ю см эВ (б) [Card Н. С, Yang Е. S. 1ЕЕЕ Trans on Electron. Devices, 1977, vol. 24]

При высокой интенсивности освещения результаты совпадают, так как т ехр[{Ер - Ерр)1(2кТ)] = Рр(х, 0) Пр{х, 0). Из (6.27) следует, что темп рекомбинации при сильном освещении слабо или вовсе не зависит от высоты потенциального барьера Ф/,.

При низком уровне инжекции в поглощающем слое р-типа Рр (х, у) - = Na внутри зерна, поэтому Ерр Ер, я выражение для эффективной скорости поверхностной рекомбинации на границе зерна можно переписать в виде

S[ = 1/4(5 Sp) [7У4/( р(х, Wagb))] \ (6.28)

где Пр (х, Wdgb) - концентрация носителей на границе обедненного слоя при освещении. В этом случае, как и в модели Карда и Янга, значение SJ уменьшается с ростом уровня возбуждения и увеличивается с ростом уровня легирования.

При решении уравнения переноса заряда (6.28) представляет собой нелинейное граничное условие, зависящее от уровня инжекции. Однако при ее высоких уровнях (S Sp) /4.

Кроме того, когда произведение (5 5р) настолько велико, что в обедненной области Ер - Ерр О, высота потенциального барьера фиксируется при темповом значении, а SJ Vjhl- В обоих случаях

граничное условие становится линейным. Выражения (6.24) и (6.28) в значительной степени уменьшают неопределенность в описании переноса заряда на пересечении межкристаллитной границы и границы обедненной области (рис. 6.19,в), пренебрегая проводимостью вдоль межкристаллитной границы.

Теория рекомбинации на одиночной межкристаллитной границе в бикристалле -Si в широком диапазоне интенсивностей освещения предложена Сигером [Seager, 1981]. Основываясь на принципе детального равновесия [Hall, 1952; Shockley, Read, 1952] при рассмотрении поверхностной рекомбинации, Сигер объединил полученные результаты с вьшода-

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.