Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Фаренбрух А. -> "Солнечные элементы: Теория и эксперимент" -> 80

Солнечные элементы: Теория и эксперимент - Фаренбрух А.

Фаренбрух А., Бьюб Р. Солнечные элементы: Теория и эксперимент — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 280 c.
Скачать (прямая ссылка): solnechnieelementiteoriyaiexperement1987.djvu
Предыдущая << 1 .. 74 75 76 77 78 79 < 80 > 81 82 83 84 85 86 .. 130 >> Следующая

q е = dEc/dx = dEv/dx = (kT/NA)(dNA /dx). (4.9)
При обычной аппроксимации профиля легирования экспоненциальной зависимостью электрическое поле постоянно. Выбор оптимального тянущего поля определяется компромиссом между снижением Voc и увеличением JL с ростом L. При создании встроенного поля за счет неоднородного легирования концентрация примеси вблизи р - и-перехода становится меньше, чем при его отсутствии в оптимизированном солнечном элементе. Вследствие этого увеличивается J0 и уменьшается Voc.
На основе расчетов, выполненных с помощью ЭВМ, показано, что для повышения КПД элемента наиболее эффективно тянущее поле в базовой области толщиной 10—30 мкм, примыкающей к р — «-переходу [Van Overstraeten, Nayts, 1969]. Как показало моделирование с помощью ЭВМ, в подобных элементах, изготовленных из кремния с большими временами жиэни неосновных носителей заряда, тянущие поля лишь незначительно увеличивают КПД, однако при этом резко возрастает радиационная стойкость [Baraona, Brandhorst, 1976].
В случае дрейфовых фотоэлементов не только затруднен теоретический анализ, поскольку ц, т и е зависят от координаты, но и для их изго-
177
товления необходимо преодолеть значительные технологические трудности. Наиболее успешный путь изготовления дрейфовых элементов — эпитаксиальное выращивание слоев Si, при котором варьирование NA можно осуществлять в процессе роста.
Значение полей вблизи тыльной стороны солнечного элемента возрастает в связи с уменьшением толщины поглощающих слоев. Эти поля действуют как зеркало на фотогенерированные носители, эффективно снижая скорость поверхностной рекомбинации S на тыльной поверхности приблизительно в NA jNA раз (при у* < L*), где NA - концентрация легирующей примеси в базовой области; NA> у* и L — концентрация легирующей примеси, толщина и диффузионная длина неосновных носителей р+-слоя. Кроме того, поле у тыльной стороны элемента ограничивает инжекцию носителей в прямосмещенном р- n-переходе, в особенности при Ур/Lp <; 1,5 (ур и Lp — толщина и диффузионная длина базовой области), тем самым увеличивая /0 в NA jNA раз и существенно повышая Voc в тонкобазовых элементах. Более точное выражение для эффективной скорости поверхностной рекомбинации Seff имеет вид
seff~
Kl+
(S*L*/D*) cos h (y*/L+) + sin h (y*/L+) (S*L+/D+) sin h (y+/L+) + cos h (y*/L+)
(4.10)
где S* — скорость поверхностной рекомбинации; D* — коэффициент диффузии в р+-слое [можно сравнить с (2.15) ].
При относительно толстых р+-слоях конфигурацию вблизи тыльной стороны называют иногда иэотипным переходом. При малых толщинах базового слоя солнечный элемент работает как р*~ п-переход с большим напряжением холостого хода Уос. Если выполняется соотношение Ур/Lp > 2, параметры фотоэлемента соответствуют бесконечным толщинам и влияние поля вблизи тыльной поверхности не сказывается даже при S -* «в.
Создание поля вблизи тыльной стороны можно рассматривать как путь повышения Voc до значения, характерного для элемента с высоким NА вблизи р-«-перехода, без снижения JL для материалов с низким значением Na . Теории солнечных элементов с полем вблизи тыльной стороны посвящено несколько работ [Von Roose, 1978; Fossum е. а., 1980] *.
В реальных солнечных элементах с тыльным изотипным переходом наблюдали возрастание фотоотклика в красном диапазоне спектра и увеличение радиационной стойкости вследствие уменьшения толщины слоев Si, а также повышение Voc на 20—80 мэВ [Mandelkorn, Lamneck, 1972]. При изготовлении солнечных элементов с таким переходом применен упрощенный метод, так называемый способ диффузии через сплав, в соответствии с которым сначала проводят двустороннюю диффузию пластин р — Si, а затем осуществляют диффузию пленки А1, осажденной термическим испарением в высоком вакууме на тыльную сторону пластины, через тыльный л-спой до формирования р+-слоя толщиной 1 мкм.
* Исследования советских авторов по теории и разработке подобных элементов, выполненные раньше приводимых зарубежных работ, указаны в дополнительном списке литературы. - Прим. ред.
178
Для получения р+-слоев применялись также эпитаксиальные слои и диффузия бора [Mandelkorn е. а., 1973].
Высокие значения Voc наблюдали также в толстых базовых слоях, для которых Ур/Lp — 3, и зто потребовало других объяснений. В этих случаях возрастание Voc происходило за счет напряжения, появляющегося на изотипном переходе между р- ир+-слоями [Mandelkorn, Lamneck,
1975]. В общем случае в увеличении Voc играют роль все три упомянутых выше механизма.
В принципе от наличия электрического поля вблизи фронтальной поверхности элемента можно ожидать всех тех же преимуществ, которые дают поля вблизи тыльной поверхности. В современных высокоэффективных солнечных элементах с очень тонкими передними легированными слоями характер легирования фактически приводит к существованию фронтальных полей. Однако из-эа очень малых толщин и высоких концентраций в передних слоях, которым соответствуют короткие времена жизни неосновных носителей заряда, доминируют другие механизмы. Например, при очень высоких уровнях легирования вблизи поверхности часто возникает тормозящее электрическое поле, намного снижающее КПД солнечного элемента [Godlewski е. а., 1973].
Предыдущая << 1 .. 74 75 76 77 78 79 < 80 > 81 82 83 84 85 86 .. 130 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed