ТОНКОПЛЕНОЧНЫЕ. СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. НА ОСНОВЕ КРЕМНИЯ

Рекомбинационный ток

Рекомбинационный ток через p-n-переход солнечной батареи обу­словлен рекомбинацией электронов и дырок через глубокие уровни в облас­ти объемного пространственного заряда. Электроны из n-области не прони­кают в p-область, а захватываются глубокими уровнями в области объемного заряда p-n-перехода. На эти же уровни попадают и дырки из p-области. В результате рекомбинации носителей глубокие уровни освобождаются, и процесс может повториться.

Использование статистики Шокли — Рида — Холла позволяет полу­чить следующее выражение для рекомбинационного тока:

enWA j

Ir = I02[exp (eV/mkT) - ^ 102 = , J,

2УІ X«0X p0

где I02 — ток насыщения; W — ширина обедненной области; тП0, Тр0 — время жизни неосновных носителей электронов и дырок в р - и «-области соответственно; m — коэффициент идеальности; Aj — площадь поперечно­го сечения.

Для I02 можно также записать

г ^3/2

102 о Т exp

Величина коэффициента m изменяется от 1 до 2 в зависимости от по­ложения глубокого уровня в запрещенной зоне. В частности, m = 2, когда рекомбинация электронно-дырочных пар происходит на уровне в середине запрещенной зоны, и m < 2, когда рекомбинационный центр расположен не в середине запрещенной зоны.

Диффузионный ток в большей степени зависит от температуры, чем рекомбинационный, поскольку Id ~ nfeeUkT, а Ir ~ щееи1кТ. Для типич­ных кремниевых солнечных батарей на основе p-n-перехода инжекцион - ный ток находится в диапазоне от 10-8 до 10-12 А/см2, в то время как вели­чина рекомбинационного тока зависит от плотности рекомбинационных центров в области объемного пространственного заряда. Наличие реком-

бинационного тока в темновом токе заметно при малых и средних прямых смещениях и уменьшается при высоких прямых смещениях. Для солнеч­ных батарей на основе высококачественных полупроводников рекомбина­ционным и туннельным токами можно пренебречь.