ТОНКОПЛЕНОЧНЫЕ. СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. НА ОСНОВЕ КРЕМНИЯ

Механизмы переноса носителей и темновая вольт-амперная характеристика СЭ на основе аморфных полупроводников

Измерение темновых вольт-амперных характеристик СЭ позволяет най­ти преобладающие механизмы переноса в солнечных элементах, которые оп­ределяют коэффициент формы, а также оценить такие важные параметры, как последовательное и шунтирующее сопротивления.

image182 image183 Подпись: 1 image185

В солнечных элементах на основе кристаллических материалов, как правило, преобладают два механизма переноса носителей: диффузионный и рекомбинационный. В этом случае темновую ВАХ СЭ можно описать с помощью двухэкспоненциальной модели. С учетом шунтирующего и после­довательного сопротивлений для темновой ВАХ СЭ получим

где RH, Rш — последовательное и шунтирующее сопротивления; П1, П2 — коэффициенты идеальности для диффузионного (п1 = 1) и рекомбинацион­ного (п2 = 1-2) механизмов переноса.

Однако не всегда, особенно для СЭ на основе аморфных полупроводни­ков, данная модель применима для описания темновой ВАХ, так как необхо­димо учитывать присутствие других механизмов переноса. В научно-тех­нической литературе отмечается, что в этом случае могут действовать эффект Пула—Френкеля и туннелирование. Наличие указанных механизмов переноса может увеличить значения коэффициента идеальности превышающего 2.

Механизм Пула—Френкеля представляет собой ускоренный электри­ческим полем процесс термовозбуждения электрона с ловушек в зону про­водимости. В этом случае запишем выражение

qP1/2 E1/2 ]

*

f qV 1

-1

2kT

niW

exp

12kT J

Iпф к exp

или

T ЛГ.3/2

і

1

>75

я

+

to

to

__ 1

*

f qV 1

1 пф x T exp

2kT

niW

exp

12kT J

-1

где E — электрическое поле в области рекомбинационного центра; Р = q/ns

(s — диэлектрическая проницаемость); nj — собственная концентрация но­*

сителей; W — эффективная толщина области пространственного заряда;.

Для СЭ с высокой плотностью дефектов возможно присутствие меха­низма туннелирования. Ток при туннелировании описывается соотношением

It = I03 exp (AV), (7.1)

где 103 = B exp(a£g (T ))(B — коэффициент, отвечающий за вероятность

туннелирования; a — коэффициент, не зависящий от температуры; Eg(T) — ширина запрещенной зоны, зависящая от температуры; A — коэффициент, не зависящий от температуры).

В работах Матсууры показано [93]-[95], что в гетероструктурах на основе аморфного гидрогенизированного кремния преобладает механизм многосту­пенчатого туннелирования с захватом и эмиссией носителей заряда (рис. 7.3).

При этом механизме дырки из валентной зоны c-Si ^-типа перемеща­ются в аморфный полупроводник от одного локализованного состояния к другому, которые различаются по энергии на величину порядка kT, за счет многоступенчатых процессов туннелирования. Подобное перемещение но­сителей продолжается до тех пор, пока скорость туннелирования не стано­вится меньше скорости эмиссии дырок в валентную зону либо скорости ре-

Подпись: I03 - B image187 Подпись: (7.2)

комбинации дырок с электронами из зоны проводимости аморфного полу­проводника. Конечная точка туннелирования дырок находится вблизи края области обеднения аморфного полупроводника, где скорость туннелирова­ния снижается из-за уменьшения величины электрического поля. В этом случае I03 в выражении (7.1) определяется как

Подпись: Рис. 7.3. Модель туннелирования с захватом и эмиссией носителей заряда на локализованных состояниях в гетероструктурах a-Si:H/c-Si Первый член в выражении (7.2) отражает скорость эмиссии дырок, а второй — скорость захвата электронов на ловушки. В случае гетероструктур n-a-Si:H/p-c-Si, исследованных Матсуурой, механизм туннелирования лимитировался скоростью эмиссии дырок. Вклад в последовательное сопротивление СЭ вносят сопротивление металлической сетки, контактные сопротивления, удельное поверхностное сопротивление, сопротивления базы и обратного контакта. Шунтирующее сопротивление солнечного элемента обусловлено различного рода токов утечками (по поверхности, периферийным областям, объему полупроводника СЭ и т. д.).

где B — постоянная, зависящая от вероятности туннелирования носителей; op, on— сечения захвата для электронов и дырок соответственно; vth — термическая скорость; Ny, Nc — эффективные плотности состояний в ва­лентной зоне и зоне проводимости аморфного полупроводника соответст­венно; Ej, Ey, Ec, Ef — энергии, соответствующие уровням Ферми и ло­вушек, краям валентной зоны и зоны проводимости.

ТОНКОПЛЕНОЧНЫЕ. СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. НА ОСНОВЕ КРЕМНИЯ

Ключевые особенности технологических процессов, используемых «Oerlikon Solar»

Plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) — активирован­ный плазмой ВЧ разряда химический процесс, наиболее распространенный для получения пленок аморфного и микрокристаллического кремния, ис­пользуемых в технологии фирмы «Oerlikon Solar». В плазме происходит …

Описание разработок технологии фирмы «Oerlikon Solar» по производству солнечных модулей на основе аморфного и микрокристаллического кремния (www. oerlikon. com)

В настоящее время солнечная энергетика является одним из наиболее перспективных видов возобновляемой энергетики. Основным устройством, используемым для прямого преобразования энергии солнечного света в элек­троэнергию, является солнечный модуль (СМ). Широкое применение …

Солнечные элементы на основе аморфного кремния

Наиболее значимыми на мировом рынке в области тонкопленочных солнечных элементов на основе аморфного кремния являются зарубежные компании, имеющие собственное производство гетероструктурных тонко­пленочных фотопреобразователей. Ведущими производителями каскадных тонкопленочных солнечных элементов на …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов шлакоблочного оборудования:

+38 096 992 9559 Инна (вайбер, вацап, телеграм)
Эл. почта: inna@msd.com.ua