Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Фаренбрух А. -> "Солнечные элементы: Теория и эксперимент" -> 81

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 .. 75 76 77 78 79 80 < 81 > 82 83 84 85 86 87 .. 130 >> Следующая

Было обнаружено значительное возрастание Voc (до 0,64 В) при создании изотипного перехода в переднем легированном слое [Lindholm е. а., 1970]. Обратный ток насыщения фронтального слоя этих элементов был снижен до 10"14 А/см2, и предсказана возможность получения элементов с Voc = 0,7 В.
4.5.3. Оптимизация элементов обычной конструкции
До настоящего времени не иссяк значительный интерес к проблеме повышения КПД солнечных элементов до 22% [Wolf, 1971].
В большинстве современных высокоэффективных солнечных элементов формируют электрическое поле у тыльной поверхности. За счет повышения времени жизни в базовом слое почти достигнуто предельное оптимальное значение JL*\ потери на отражение света минимизированы в текстурированных элементах, и ожидается дальнейший рост JL за счет увеличения чувствительности в голубой части спектра. Рост коэффициента заполнения // и напряжения холостого хода Voc достигнут путем оптимизации концентраций носителей заряда и профилей в базовом и диффузионных слоях. Если не принимать во внимание толщину элемента, то концентрации наиболее просто поддаются варьированию.
В обычных высокоэффективных солнечных элементах с целью снижения Rs и увеличения Уос сильно легируют диффузионный слой (обычно и-типа) до максимально возможных концентраций легирующей примеси Nd ; Na в базе может быть при этом различной. Дальнейшее повышение фотоотклика в голубой части спектра, увеличение коэффициента запол-
* Тем не менее влияние потерь в длинноволновой области спектра на не является пренебрежимо малым.
179
нения и напряжения холостого хода связано с пересмотром теории диффузионного п -слоя.
Согласно развитой ранее теории [Wolf, 1971] считалось, что сростом концентрации носителей заряда по обе стороны от перехода обратный ток насыщения должен уменьшаться, и при NА = 3,5-10*8 см КПД должен достигать максимального значения около 22% (при АМО). Конечно, когда концентрация акцепторов NA (в случае базы p-типа) становится слишком высокой, уменьшение ди и тп приводит к снижению JL при Na > 1018 см-3 (удельное сопротивление базового слоя р-типа около 0,05 Ом-см). Это обстоятельство существенным образом сказывается на КПД солнечного элемента.
При дальнейшем развитии этой теории Брандхорстом [Brandhorst е. а., 1972] предсказывали уже более низкий практически достижимый предел для КПД — 18% для концентрации акцепторов NA в базе около 4-1018 см-3. Однако в более поздних экспериментальных работах установлено, что максимум КПД приходится на NA — 4-1017 см-3 [lies and Soclof, 1975; Godlewski e. a., 1975].
Связано это с меньшим, чем было предсказано, значением Voc при варьировании NA; в диапазоне 10*7—1018 см-3 наблюдают широкий максимум при Voc — 0,62 В и медленный спад Voc при дальнейшем росте Na. Если сравнить это с предсказаниями упрощенной теории, то должен был бы происходить непрерывный рост Voc с увеличением NA (V0c — 0,7 В при Na = 10*8 см-3). Экспериментально полученные значения JL обычно находились в предсказываемом интервале или же их расхождения могли быть объяснены низкими т„. Различие между теорией и экспериментом, особое внимание на которое было обращено в 1972 г. [Bi'andhorst, 1972], стимулировало значительный интерес к этой проблеме в 1975—1977 гг., выразившийся в появлении нескольких новых моделей.
Вклад в темновой обратный ток насыщения /0 дают два члена: ток J0n электронов, инжектированных в p-базу, который зависит от параметров Мл, тп и sn базовой области элемента на основе структуры п* -р, и ток /0р дырок, инжектированных в легированный слой п-типа, зависящий от /Лр, Тр и Sp. Составляющая J0„ значительно превышает JQp в тонком легированном слое толщиной 0,2—0,5 мкм, в котором тр > 10"8 с и Sp < 104 см/с. Однако при изменении хотя бы одного из этих параметров легированного слоя может существенно увеличиться вклад J0p в /0, что приведет к уменьшению Voc. При значительном снижении J0„, что желательно для повышения Voc, Jop дает основной вклад в /0 (см. кривые в и г на рис. 4.22). Из-за очень малой толщины и-слоя и очень высоких значений ND (Ю19-Ю20 см-3), а также наличия почти наверняка неоднородных распределений ND, тр и др эти параметры и Sp трудно точно измерить и еще труднее удовлетворительно промоделировать. Иногда считают, что ND изменяется по линейному закону, причем dNjyfdx= 1023 см“4 [Lindholm е. а., 1975].
Согласно большинству современных моделей насыщение Voc обусловлено тем, что ток /0р значительно больше, чем ранее предполагалось (б на рис. 4.22). Доводы, выдвигаемые для объяснения этого явления, чаще всего связаны с различными проявлениями так называемых эффек-
180
Рис. 4.22. Зависимость тока насыщения /о от удельного сопротивления р базовой области высокоэффективного солнечного элемента:
а - полный ток Jo, полученный исходя из измерений Voc и Jsc; б -дырочныйток насыщения Jgp с учетом эффектов сильного легирования; в - то же, но без учета эффектов сильного легирования; г — электронный ток насыщения J0n, рассчитанный исходя нз измеренных значений т и Ln в совершенных кристаллах Si
Предыдущая << 1 .. 75 76 77 78 79 80 < 81 > 82 83 84 85 86 87 .. 130 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed