Солнечные элементы: Теория и эксперимент - Фаренбрух А.
Скачать (прямая ссылка):
1 С точностью до близкой к единице для коэффициента, зависящего от геометрической формы зерна.
2
Следует отметить, что о характере потенциального барьера судят по значениям <pgb и (или) Vd. Тогда как Vd непосредственно зависит от объемной концентрации свободных носителей заряда п — Nq, связь между tpgb и Nq более сложна, а в ряде
случаев при варьировании Njj изменения tpgb практически не происходит.
222
Рис. 6.3. Зависимость максимальных экспериментальных значений высот потенциальных барьеров на границе зерна (экстраполированных к температуре Т = О К) от концентрации легирующей примеси. Легирование кремния л-типа с большим размером зерна (7 — 25 мкм) осуществляли фосфором методом нейтронно-транс-мутационной ядерной реакции:
о - результаты, полученные путем микрозондовых измерений профиля потенциала; « - данные, полученные из четырехзондовых измерений удельного объемного сопротивления при Т О! 270 К в темноте. При уровне легирования 1,67х *101! см-3 оба метода дают идентичные результаты, при меньших концентрациях примеси зондирование потенциала затруднено из-за высокого сопротивления образца; поэтому приведены только результаты четырехзондовых измерений. Три кривые отвечают различным модельным представлениям: А — равномерная плотность поверхностных состояний; В — одиночный уровень захвата; С — экспоненциальное распределение плотности состояний по энергиям
Рис. 6.4. Распределение поверхностных состояний на границе зерна по энергиям в бикристалле и-Si: Р (легирование методом ядерной трансмутации). Плотность состояний найдена исходя из измерений вольт-амперных характеристик на постоянном сигнале; энергия отсчитывается от потолка валентной зоны. Информация о значении dNgb/dE имеется только для энергий, превышающих равновесный уровень Ферми (при 0,47 эВ) [Seager, Pike, Appl. Phys. Lett. 35, 1979; Appl. Phys. Lett. 37, 1980]
Концентрация примеси, см"3' Концентрация примеси, см~3
а) 5)
Рис. 6.5. Расчетные зависимости высоты барьера Vj (а) и энергии активации проводимости АЕа (б) от концентрации донорной примеси, полученные на основе одномерной модели полнкристаллического слоя Si с малым размером зерна (7~ ~ 10”5 см). Изменяемым параметром является плотность поверхностных состояний Nss, которая линейно зависит от энергии при ее значениях, превышающих уровень Ферми Ej для материала с собственной проводимостью. Пунктирной линией показано положение уровня Ферми Ер по отношению к Ej [Baccarani, Ricco, Spadini, J. Appl. Phys. 49,1978]
223
Таблица 6.1. Параметры потенциальных барьеров на межзеренных границах некоторых полупроводниковых материалов
Тип Ngb> пп’> Рр> АЕд, Vd, в Примеча-
Материал межзе- эВ-‘.см-2 см-3 эВ*1 ния и ссылки*2
ренной
границы
Любой Мало- 10й - - - -
угловая * О Г I—* О ы
Средне- - - - -
угловая >ю13
Высоко- - - - -
угловая ~1012 273 К*3
и-Ge ” — 0,52 0,29
и-Ge — _ — - 0,31 * 4
и-Ge - ю13 - 0,71 - *5
p-Ge - - - ~0 ~0 р+-тип про-
7-1012 ю16 водимости*5
и-Si Высоко- 0,62 0,41 310 К*6
угловая 2,3 • 1019
и-Si Поликри сталл 0,56 0,44 Зерна полностью обеднены* 7
и-Si » - - — 0,22 Большие размеры
ю16 зерен * 8
p-Si »» - 0,52 - *9
_ 5-1017 0,42 - *9 *10
3,4-1012 1019 0,025 - * 9
и-CdS - - 0,3 0,11-0,22 * 1 1
и-CdS »» - - _ 0,07-0,13 *12
n-CuInTej - 4-1017 0,16 0,055 * 13
p-CuInTe2 - 5 -1016 0,12 0,031 * 13
p-CdTe >» - 51015 - 0,6 Размер зер-
4-10IS на 5 мкм*14
л-InP - - 0,08 Эпитакси- альная
1017 пленка*15
и-InSb _ 0,11 0,04 *16
и-GaAs — 1017 0,4 0,4 * 17
p-GaAs - ю17 0,4 0,4 * 18
** АЕа= qUd + 5n+kT - qHd^gjj/dT), как в (6.15).
* 2 За исключением указанных случаев, все измерения проведены в темноте при Т= 100 к.
* 3 Taylor W. Е., Odell N. Н., Fan Н. Y.// Phys. Rev., 1952, vol. 88.
*4 Hamakawa Y., Yamaguchi J.// J. Appl. Phys., 1962, vol. 1.
* 5 Mueller R. K.// J. Appl. Phys. 1962, vol. 32.
*6 Seager С. H., Pike G. E.// Appl. Phys. Lett., 1979, vol. 35, Appl. Phys. Lett., 1980, vol. 37.
* 7 Tarng M. L./l J. Appl. Phys., 1978, vol. 49.
*8 Maruska H. P., Ghosh A. K., Rose A. e. a.// Appl. Phys. Lett., 1980, vol. 36.
*9 Seto J. Y.// J. Appl. Phys., 1975, vol. 46.
*10 Seto*9 and Baccarani e. a. (Baccarani G., Ricco B., Spadini G.// J. Appl. Phys., 1978. vol. 49).
224
Продолжение табл. 6.1
*11 Wu С., Bube R. Н.// J. Appl. Phys., 1974, vol. 45.
*12 Kazmerski L. L., Berry W. B., Allen C. W.// J. Appl. Phys., 1972, vol. 43.
*13 Kazmerski L. L., Juang Y. J.// J. Vac. Sci. Technol., 1977, vol. 14.
*14 Mitchell K. W., Fahrenbruch A. L., Bube R. H.// J. Vac. Sci. Technol., 1975, vol. 12. Baccarani G., Ricco B., Spadini G.// J. Appl. Phys., 1978, vol. 49.
*1S См. рис. 6.17.
*16 Green J. E., Wickersham С. E.// J. Appl. Phys., 1976, vol. 47.
*17 Yang J. J. J., Dapkus P. D., Dapkus R. D. e. a.// J. Appl. Phys., 1980, vol. 51.
зерен и интенсивности освещения. Вследствие этого при определении Vd следует учитывать кинетику рекомбинации. Согласно одной иэ моделей [Card, Yang, 1977] захват носителей заряда при освещении увеличивает скорость поверхностной рекомбинации на межзеренной границе, что приводит, как правило, к значительному снижению высоты потенциального барьера. Например, в материале проводимости и-типа при заполнении ловушек на границе зерна они заряжаются отрицательно.
