Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
В табл. 5.1.1 приведены значения диффузионного потенциала в различных типах солнечных элементов на основе a-Si с р-г-н-переходом. При замене п- и р-слоев на п мк-Si и р a-SiC диффузионный потенциал Vb увели-
' ' 217
216
Таблица 5.1.1. Диффузионный потенциал и напряжение холостого хода для различных типов солнечных элементов иа основе a-Si
Структура элемента Vb,B Voc, В
p-/-na-Si 0,85 0,805
р-г a-Si/и мк-Si 0,90 0,819
р a-SiC/г-и a-Si 0,93 0,858
р a-SiC/i a-Si/n мк-Si 0,98 0,867
чивается соответственно на ~0,05 и ~ 0,13 В. Относительное изменение диффузионного потенциала для элементов различного типа согласуется со значениями напряжения холостого хода при освещении в условиях АМ-1.
Влияние качества пленки на фотовольтаические характеристики
Теория, описанная в предыдущем разделе, может быть использована не только для объяснения характерных особенностей солнечных элементов на основе a-Si, но и для оценки произведений подвижности на время жизни (дпгп, РрТр) и параметров эффективной поверхностной рекомбинации (Sn, Sp) в реальных элементах. Вычисление этих физических параметров осуществляется на основе анализа спектров эффективности собирания носителей г}(a, Va), как функции приложенного напряжения смещения Va. На практике лучше обрабатывать нормализованные спектры эффективности собирания 7j(a, Va)lr)(a, 0), поскольку такая нормализация компенсирует спектральные зависимости оптической системы. Детальный анализ спектров т? (a, Va)lr)(a, 0) показал, что со стороны низкого поглощения они главным образом определяются величинами цптп + + ?pTp и Sn X Sp, а в области более высокого поглощения — отношением UnTnl?pTp и параметром эффективной поверхностной рекомбинации на лицевой стороне [11, 13]. Если получены экспериментальные зависимости 7?(а, Va)lr}(cL, 0) по крайней мере для двух приложенных напряжений в областях низкого и высокого поглощения, то могут быть подсчитаны значения ?J-nTn, ?pTp, Sn и Sp. Пример такой процедуры показан на рис. 5.1.10 [12]. Для приведенных диаграмм свет падает нар-слой и предполагается, что диффузионный потенциал Vb составляет 0,9 В, а приложенное напряжение смещения Va для измерения нормализованной эффективности собирания носителей равны — 1,0 и 0,4 В. Подобные графики для случая падения света на n-слой можно легко получить только перестановкой индексов п и р на рис. 5.1.10, б. Прежде всего, как можно видеть из рис. 5.1.10, а, экспериментально полученные величины ц(а, Va)lr?(a,0) в области более слабого поглощения (где а = 1,0 • 104 см"1) используют дл определения Дпгп + РрТр и Sn Х5р. Затем, как указывается на-рис. 5.1.10, а рассчитываются значения рптп + р.ргри Sn путем сравнения экспериментальных данных r?(a, Va)?r}(a, 0) в области более высокого
-7 -6
iog(/J„rn+fJprPHc"2lB)
, о 1 2 iog(fjnrn/fJPrp}
Рис. 5.1.10. Диаграммы определения физических параметров из экспериментально полученных спектров т)(«, Кд)/т)(а, 0) в области низкого (а) и высокого (б) поглощения:
а-д„т„/мртр= 1,0 (5„-Яр, В/см: / - 106; 2- 107; 3- 10"; 4- 10'0; б - д„т„ + + цртр - 7 ¦ 10-8 см2/В В/см: / - 1,0 • 103; 2 - 5,0 ¦ 10?; 3 - 1,0 • 10*; 4-5,0- 10"; 5-1,0- 105)
поглощения (где а= 1,74 • 10ь см"1) с теоретически рассчитанными при учете уже установленных значений рптп + ^ртр и $п Х5р- В результате, сочетание величин (рптп+ ^ртр, 5„Х5р) и величин (рпТп/ИрТр> 5„), определенных на рис. 5.1.10, а и б соответственно, дает отдельные значения р.птп, Р-рТр, !5п и 5р. Коль скоро эти параметры определяются для аморфных солнечных элементов, то спектры т?(а, Уа)1'п(<х, 0) могут
1,5
Рис. 5.1.11. Изменения спектров т)(а, >/fl)/T)(OI, 0) в двух видах солнечных элементов на основе a-Si и теоретически рассчитанные кривые при значениях Vg = = 0,83 В, д„т„ = 1,2 - 10"' см2/В, дртр = = 3,6 • 10-" см2/В, Sn = 10" В/см, Sp = = 3 ¦ Ю4 В/см для элемента а и при Ve = = 0,90 В, д„г„= 2,6 - 10"8 см2/В, дрт„ = = 3,4 ¦ Ю"5 см2/В, Sn = 1,5 ¦ 10" В/см, Sp =' 1,0 ¦ 103 В/см для элемента б: 1 - оксиды индия-олова/n-i (В)-р/нержа-веющая сталь; 2 - Sn02/p-/-n/Al; 3 -расчет
1,0
[-.-.^•-•-•-•-••••^to L«—«-» > ¦ »->««««.
0,5
о о
о / • 2
i, 5 6
. loga(crf')
219
218
быть легко рассчитаны и сравнены с их экспериментальными аналогами. На рис. 5.1.11 приведены иллюстрации этого для двух видов солнечных элементов (а и б) на основе р-/-«-перехода в a-Si. Наблюдается очень хорошее согласие между экспериментальными и рассчитанными спектрами г){а, Va)lT?(a, 0). На рис. 5.1.12 представлены темновые и световые ВАХ для солнечного элемента со структурой SnCh/p-i-rt/Al. При использовании в теоретических расчетах основных параметров рптп, МрТр, Sn и Sp, определенных для этого элемента, экспериментальные кривые воспроизводятся автоматически.
В табл. 5.1.2 сведены фотовольтаические характеристики и физические параметры для различных видов солнечных элементов, различающихся структурой р- /-«-перехода в a-Si и содержанием примеси в /-слое. Определенные параметры эффективной поверхностной рекомбинации на границах раздела р a-Si// a-Si и / a-Si/rt a-Si составляют величины порядка 10*
