Тонколенточные солнечные элементы - Чопра К.
Скачать (прямая ссылка):
солнечных элементов на основе Cu2S— для солнечных элементов на ос-
CdS при различной температуре. нове C112S—ZnxCdi-xS при раз-
личных значениях х.
вой с осью ординат. Зависимости I' + Il от V' для солнечного элемента на основе CU2S — CdS при различной температуре приведены на рис. 1.1 [11, 12]. Определив Is указанным способом при ряде значений температуры, мы получим температурную зависимость /s, сопоставляя которую с аналитическими зависимостями IS{T), соответствующими различным механизмам протекания тока, можно выделить преобладающий механизм и определить ширину запрещенной зоны полупроводника Egy высоту потенциального барьера Фв, диффузионный потенциал Vd, эффективное значение постоянной Ричардсона Л* или эффективную скорость рекомбинации 5/ на границе раздела полупроводников в гетеропереходе. Зависимости величины обратного тока Is от параметра 1 jkT для солнечных элементов на основе Cu2S — ZnxCdi_xS при различных значениях х показаны на рис. 1.2.
Для идеального диода Шокли, зная /s, можно определить
10
Глава 1
Рис. 1.3. Зависимость Vос солнечного элемента на основе Cu2S—CdS от интенсивности излучения.
диффузионную длину неосновных носителей [10]. Влияние примесей на параметры солнечных элементов изучали Рохаджи и др. [9] путем анализа вольт-амперных характеристик.
Другой метод определения характеристик перехода основан на измерении зависимости напряжения холостого хода Voc от интенсивности излучения [8]. Если диодные параметры не меняются при вариациях интенсивности излучения, то зависимость Voc от логарифма интенсивности является линейной, поскольку ток короткого замыкания связан с интенсивностью излучения линейной зависимостью. Этот вывод иллюстрирует рис. 1.3, на котором представлены характеристики тонкопленочного солнечного элемента со структурой Cu2S — CdS. Значение п можно оценить по углу наклона этой зависимости. Различным механизмам протекания диодного тока отвечают участки зависимости, имеющие разный наклон (см. рис. 1.3). Аналогичную информацию можно извлечь, анализируя зависимость напряжения холостого хода от логарифма тока короткого замыкания; кроме того, по величине отрезка, отсекаемого соответствующей кривой на оси абсцисс, определяется значение 7S.
Наиболее удобный способ обработки вольт-амперных характеристик связан с введением автоматически регистрируемых данных в ЭВМ и расчетом необходимых параметров по определенной программе. Для вычерчивания вольт-амперных характеристик солнечных элементов, а также зависимостей lg I и lg (/ + /L) от V удобно применять автоматический графопостроитель [7]. В приборе используется логарифмический усилитель,
Анализ свойств полупроводниковых материалов
11
выходное напряжение которого равно логарифму входного, соответствующего проходящему через элемент току.
При разработке модели солнечного элемента важно знать величины различных видов потерь. Одним из них являются омические потери мощности, которые приводят к уменьшению коэффициента заполнения вольт-амперной характеристики. Количественная оценка влияния омических потерь на коэффициент заполнения вольт-амперной характеристики проводится в соответствии с методикой, предложенной Ротворфом [13], с использованием измеренных значений последовательного и шунтирующего сопротивлений.
1.2.2 Емкостные измерения
Для оценки качества р—n-перехода и определения его параметров, влияющих на характеристики солнечных элементов, чаще всего используют зависимость емкости перехода от напряжения [11, 14—23]. Последовательное измерение вольт-фа-радной характеристики по точкам может быть осуществлено с применением емкостного моста при различных значениях внешнего напряжения смещения. Однако вольт-фарадные характеристики удобнее получать в виде кривых с помощью устройства, изображенного на рис. 1.4. Принцип действия автоматического измерителя вольт-фарадных характеристик состоит в следующем: создаваемый генератором синусоидальный сигнал с частотой 100 кГц (возможно использование другой частоты) и амплитудой около 10 мВ подают через смеситель совместно с пило^ образным напряжением на емкостную нагрузку (солнечный элемент). Преобразователь ток — напряжение (ПТН) усиливает ток, проходящий через емкостную нагрузку, и преобразует его в пропорциональный по величине сигнал напряжения. Это напряжение, складывающееся из двух составляющих — совпадающей по фазе с входным сигналом (которая пропорциональна активному сопротивлению нагрузки) и сдвинутой по фазе на 90°, которая пропорциональна емкостной части нагрузки,— подается в фазочувствительный детектор (ФЧД), где происходит разделение напряжения на составляющие. Выходные сигналы фазочувствительного детектора могут быть представлены в виде зависимостей емкости и проводимости от напряжения с помощью двухкоординатного графопостроителя или осциллографа. Индикаторный цифровой измеритель (ИЦИ) в зависимости от положения переключателя показывает значения либо емкости, либо проводимости. Такие автоматические измерители зависимостей емкости и проводимости от напряжения выпускаются промышленностью. Однако их рабочий диапазон ограничен значениями емкости 2.. .2000 пФ. Авторами совместно с сотрудни-
