Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
Относительные величины фото-э.д.с. вырабатываемой солнечными элементами на гетеропереходах a-SiC : H/a-Si: Н, то для a-SiC : Н (на ос'но-
Рис. 4.2.12. Корреляция между напряжением в разомкнутой цепи 1'ос и диффузионным потенциалом Г^ солнечного элемента на гетеропереходе а-Б^С : Н/а-51 : И [51]: / - С2Н„; 2 - СН4; 3 - мощность ВЧ разряда; 4 - легирование
183
ве СН4) найдена явная корреляция между напряжением в разомкнутой цепи и диффузионным потенциалом. Как видно из рис. 4.2.12, такая же корреляция наблюдается и в солнечных элементах на гетеропереходах a-SiC : Н (на основе C2H4)/a-Si: Н. Величиной диффузионного потенциала можно управлять с помощью изменения уровня легирования и мощности ВЧ при осаждении р-слоя. Таким же образом можно управлять и напряжением в разомкнутой цепи солнечного элемента.
Оптоэлектронные свойства a-Si i ~ХСХ : Н зависят от источника углерода, легирующих добавок и условий получения. Однако величина вырабатываемой фото-э.д.с. от структуры a-Si[_xCx:H не зависит, а корреляция между напряжением в разомкнутой цепи и диффузионным напряжением пленок на основе метана и этилена одна и та же. Экспериментальные исследования этой корреляции показывают, что 1/3 часть увеличения диффузионного потенциала дает вклад в увеличение напряжения в разомкнутой цепи солнечных элементов.
На рис. 4.2.13 показаны типичные вольт-амперные характеристики солнечных элементов на гетеропереходах a-SiC:H (на основе метана и этилена)/a-Si: Н, осажденных на одинаковые подложки из стекла и Sn02. Для элементов a-SiC : Н (на основе метана)/a-Si : Н получены следующие показатели: к.п.д. т? = 7,82 %, Jsc = 13,76 мА • см2, Voc - 0,903, коэффициент заполнения 69,9 %. Показатели элементов a-SiC: Н (на основе этилена)/a-Si: Н составили: т/= 6,21 %, Jsc = 10,34 мА-см-2, Voc = = 0,897 В, коэффициент заполнения = 67,0 %. Эти данные показывают, что Jsc для элементов из a-SiC: Н на основе метана на 33 % выше, чем в гетеропереходах a-SiC: Н на основе этилена.
Рис. 4.2.13. Типичная ВАХ солнечного элемента (52| на гетеропереходе а-SiC:H/a-Si:H:
1 - a-SiC на основе ГН4 (элемент № 56.221-1,- число 12.3.81 г., Voc -- 902,8 мВ, Jsc = 13,76 мА • см"2, коэффициент заполнения 62,93 % tj = 7,82 мощность светового потока P?„ = = 100,0 мВт/см2, площадь 0,033 см2; 2 - a-SiC: Н на основе С,Н4 (элемент №С2?-15(1), число 28,9,81 г.,' Voc = = 897,1 мВ, Jsc = 10,34 мА • см'2, коэффициент заполнения = 66,95 %, т; = = 6,21 %, мощность светового потока Pin - 100 мВт/см"2, площадь = 0,033см2)
184
4.3. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА MK-Si, ПОЛУЧЕННОГО ПЛАЗМЕННЫМ ОСАЖДЕНИЕМ
К. ТАНАКА, А. МАТСУДА (Kazunobu Tanaka, Akihisa Matsuda. Electrotechnical Laboratory).
Дан обзор последних, достижений в области получения и приборного применения микрокристаллического гидрогенизированного кремния (мк-Si: Н). Описаны различные методы получения мк-Si : Н и принцип выбора оптимальных условий. Основное внимание уделено методу разложения в тлеющем разряде разбавленной силано-вой газовой смеси. Показано, что общей тенденцией изменения структуры пленок Si : Н, полученных разложением разбавленных газовых смесей на основе SiH4 в мощном высокочастотном тлеющем разряде, является их кристаллизация. Эта тенденция усиливается при осаждении легированных пленок. На основе результатов исследования методами рентгеноструктурного анализа, комбинационного рассеяния и ИК-спектров поглощения обсуждаются текстура и морфология строения мк-Si: Н. Структура осажденных пленок мк-Si: Н является смешанной - двухфазной и состоит из микрокристаллитов, "растворенных" в аморфной сетке. Объемная доля (50-100 %) и размер (60-200 А) микрокристаллитов, зависят от условий осаждения. Концентрация связанного водорода в нелегированных пленках мк-Si :Н не превышает 10 %, в то время как в легированных образцах она достаточно велика. В частности, можно получить пленки мк-Si: Н легированные фосфором и бором с большой оптической шириной запрещенной зоны. Оптические и электрические свойства мк-Si: Н обсуждаются во взаимосвязи со структурными свойствами. На основе всех имеющихся экспериментальных данных, включая и результаты исследования фотолюминесценции (ФЛ), предложена модель структуры мк-Si: Н, согласно которой мк-Si состоит из трех фаз: аморфной люминесцентной, аморфной нелюминесцентной, микрокристаллической.
На основе данных о высокой эффективности преобразования энергии в солнечных элементах, содержащих п* -слой из мк-Si : Н показаны возможности мк-Si: Н как нового перспективного материала электронного приборостроения.
4.3.1. Общая характеристика свойств мк-Si: Н
В последние годы мк-Si привлекает все большее внимание исследователей как потенциальный материал для тонкопленочных твердотельных приборов, в частности, как материал для контактных межслойиых структур в солнечных элементах [54-651. Вепрек и Марецек в 1968 г. получили мк-Si: Н методом химических транспортных реакций в плазме водорода [54|. Позднее несколько исследовательских групп опубликовали данные, согласно которым мк-Si можно получить осаждением с помощью тлеющего разряда большой мощности в газовой смеси силана и водорода или силана и инертного газа [ 55-65]. Удалось также получить мк-Si методом реактивного распыления [66-68].
