Аморфные полупроводники и приборы на их основе - Хамакава Й.
Скачать (прямая ссылка):
«її, П» es ..—'s: S
обоснований, позволяющие ожидать, что величина к.п.д. солнечного элемента на основе a-Si в сочетании с тонкой пленкой GaAs или Ge микрометровой толщины, осажденной на подложке из нержавеющей стали, составит > 15 %. В случае пленок поликристаллического кремния толщиной около 30—50 мкм потребуется соответствующий метод химического осаждения из SiHCl3 или SiCl4. Информация о новейших технических данных и исследованиях по физике предлагаемых солнечных элементов будет вскоре опубликована.
В заключение этой статьи в табл. 5.1.6 на основе результатов, доложенных в декабре 1982 г., приводятся подробные данные по свойствам элементов и структурам их переходов.
5.2. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СОЛНЕЧНЫЕ МОДУЛИ НА ОСНОВЕ АМОРФНОГО КРЕМНИЯ
Ю. КУВАНО, М. ОХНИШИ (Yukinori Kuwano, Michitoshi Ohnishi. Research Center, Sanyo Electric Co., Ltd.)
Рассматриваются интегральные солнечные модули на основе аморфного кремния (a-Si), в которых каждый элемент с p-i-n- переходом соединяется сбоку последовательно. Эти модули интегрального типа были разработаны с целью увеличения их размеров при сохранении высокого к.п.д. Проводится расчет оптимального числа элементов на одной подложке интегрального модуля. На базе этих расчетов создан интегральный солнечный модуль на основе a-Si, состоящий из девяти элементов со структурой Sn02/p a-SiC/г'-и a-Si. Наибольший к.п.д. для модулей размером 10 X X 10 см2 при освещении в условиях АМ-1 (100 мВт/см2) составляет 6,35 %. Описываются их достоинства.
Приводятся примеры использования интегральных солнечных модулей на основе a-Si в бытовой технике, а также в качестве источников силовой энергии.
5.2.1. Размерный эффект в солнечных элементах
В работе [ 33] показано, что можно управлять типом и величиной проводимости аморфного кремния, осажденного методом тлеющего разряда в силане. Продемонстрировано [ 34, 36], что методом тлеющего разряда в силане могут быть получены тонкопленочные солнечные элементы на основе a-Si: Н. С тех пор аморфному кремнию непрерывно уделяется усиленное внимание как новому перспективному материалу для солнечных элементов. Из литературы ( 36-38] известно, что для элементов размером < 2 см2 достигнут к.п.д. 7-8 %. Однако в случае использования их в качестве источников питания размер солнечных элементов на основе a-Si :Н должен быть увеличен.
При исследовании связи между размером и к.п.д. солнечного элемента на основе a-Si [ 39] обнаружено уменьшение к.п.д. с увеличением размера элемента. Это явление названо "размерным эффектом элемента". В работе [ 39] исследовались также причины этого эффекта и разработан метод увеличения размера a-Si солнечного элемента с одновременным уменьшением действия размерного эффекта. Это привело к созданию элемента нового типа, в котором используются выгоды образования a-Si посредством плазменной реакции.
В настоящей статье описаны причины размерного эффекта в солнечных элементах на основе a-Si со структурой стекло/оксиды индия-олова (ОЯО)/р-г'-и/металл. В работе также представлены интегральные солнечные модули на основе a-Si с су-
235
щественно увеличенными по размеру элементами при снижении размерного эффекта. Описана теория оптимального конструирования и фотоэлектрические свойства интегральных солнечных модулей на основе аморфного кремния. В конце статьи приводятся некоторые примеры применения интегральных солнечных модулей.
5.2.2. Изготовление и свойства солнечных элементов на основе a-Si
Пленки a-Si: Н и элементы на основе a-Si: Н приготавливались методом тлеющего разряда в SiH4 и (SiH4 + СН*) соответственно. Процесс проводился в высокочастотной (ВЧ) емкостной системе. (Основные характеристики тлеющего разряда следующие: высокочастотная мощность 20 Вт, частота 13,56 МГц, температура подложки 300 °С, давление газа 53 Па, скорость потока 100 станд. см3/мин, скорость осаждения 2 мкм/ч).
Элементы со структурами стекло /ОИО/р a-SiC/i'-л a-Si и стекло/8п02/р a;SiC/i-n a-Si были получены следующим образом. Слой a-SiC: Н р-типа, легированный бором [B2H6/(SiH4 + СН4) = 0,1 %] и толщиной 200 А, осаждается на прозрачную проводящую пленку из оксидов индия—олова (ОИО) или оксида олова (Sn02), предварительно напыленную на стеклянную подложку. Затем осаждался нелегированный слой a-Si: Н толщиной 5000 А с последующим нанесением на него слоя a-Si : Н и-типа,
Рис. 5.2.1. ВАХ солнечного элемента на основе ->- %0 a-Si со структурой стекло/SnOj/p (a-SiC: Н)
V.B -i-n (a-Si :Н)
легированного фосфором (PH3/SiH4 = 1 %) толщиной 400 А. Последним наносился алюминиевый контакт. Фотовольтаическая характеристика солнечного элемента на основе a-Si со структурой стекло/5п02/р a-SiC/i'-и a-Si размером 2X2 мм представлена на рис. 5.2.1. При освещении солнечным светом АМ-1 (100 мВт/см2) элемент имеет следующие показатели: напряжение холостого хода 0,845 В, плотность тока короткого замыкания 13,03 мА/см2, коэффициент заполнения (КЗ) 0,74, к.п.д. 8,15% [36].
. 5.2.3. Размерный эффект солнечного элемента
В работе [39] исследовалась зависимость к.п.д. солнечного элемента на основе a-Si от его размеров. Структура элемента: стекло/ОЯО/р (SiC)-г-и/Al, его размер изменялся от 0,04 до 7 см2, интенсивность падающего
