Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Зи С. -> "Физика полупроводниковых приборов Книга 2" -> 136

Физика полупроводниковых приборов Книга 2 - Зи С.

Зи С. Физика полупроводниковых приборов Книга 2 — М.: Мир, 1984. — 456 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikapoluprovodnikovihpriborov21984.djvu
Предыдущая << 1 .. 130 131 132 133 134 135 < 136 > 137 138 139 140 141 142 .. 145 >> Следующая

радиуса зерна от 0,3 до 1 мкм и выше к. п. д. возрастает от 4 до 6,6 %
[40]. В качестве материалов для создания дешевых солнечных элементов
можно рассматривать целый ряд тройных соединений. На рис. 33 представлены
некоторые полупроводники групп I-III-VI2 и II-IV-V? [[41], которые
пригодны для эффективного фотовольтаического преобразования солнечной
энергии.
В качестве материала для тонкопленочных солнечных элементов используется
также аморфный кремний (a-Si). Слои толщиной 1-3 мкм выращиваются на
стеклянных подложках, покрытых слоем металла или ITO, с помощью
разложения силана в высокочастотном разряде. Кристаллический и аморфный
кремний сильно различаются: первый имеет непрямую запрещенную зону
шириной 1,1 эВ, в то время как характеристики оптического поглощения в
гидрогепезнровзином a -Si напоминают характерис-
430
Глава 14
WcU'O-V'B
hi)
1,2 эВ |
'0,ЗэВ Пса5 ^зВ й~0,8э&
, 7
Поверхностные
лобушкя
p*-Cu2S n-CdS Рис. 31. Диаграмма энергетических зон солнечного элемента
Cu3S - CdS [39].
1,0 2,0 Радиус зерен, мкм
Рис. 32. Зависимость тока короткого замыкания и эффективности
преобразования от радиуса зерен в солнечных элементах CdS/CuInSe2, На
вставке показана диаграмма энергетических зон [40].
Солнечные батареи
431
Рис. 33. Значение ширины запрещенных зон полупроводников групп 1-III-VI2
и II- IV-V2, представляющих интерес для фотовольтаического преобразования
солнечной энергии [41].
Janpeuievvaz зона, зи
I Ш Ш2 Полупроводник
Л IF Fz
Полупроводник
2,0-
лfgInS2 /1g6aSe2 Си 6aSe2
CuInS2
1,5-
Cd Si P2
ZnSiP2
ZnSi/i$2
Zn6eP2
,ZnSnHs2 Cd 6e P2 4ZnSnP2 CdSi/1s2
Ид Ga Те 2 - Ид1л$е2 -
Си 6a Те г -
Си In Se2 ~______ fQ
Hgln Te2 /r~
Culn Те 2
0,S-
,Cd Sn P2 'Zn Ge Иs
'2
Zn$nHs2
Cd0eHs2
тики кристалла с прямой запрещенной зоной шириной 1,6 эВ (рис. 34). На
тонких пленках гидрогенезированного a-Si были созданы солнечные элементы
как с р-я-переходами, так и с арьерами Шоттки. На рис. 35 схематически
представлено нес-колько диаграмм различных структур солнечных элементов
на а" Li Поскольку в видимой части солнечного спектра коэффициент
поглощения в a-Si составляет 104-105 см"1, большинство носителей
генерируется на расстоянии, не превышающем мкм от освещенной поверхности.
Диффузионная длина не превышает м мкм, а темновое удельное сопротивление
оказывается порядка 100 МОм-см. Отсюда получаем, что в /м:-п-приборе с
толщиной г-слоя 1 мкм последовательное сопротивление составляет 10 Ом*см.
Поэтому даже наилучшие результаты для элемента с барьером Шоттки
(прозрачный металлический слой) относительно невысоки (к. п. д. ~6 %).
Для проведения оценки предельных возможностей приборов на неупорядоченных
тонких пленках рассмотрим идеализирован-
432
Глава 14
Длина волны, мки
Рис. 34. Зависимость коэффициента поглощения от длины волны для
кристаллического и гидрогенезированного аморфного Si [42].
Нелегированный a-Si \ /11
а
ht)
1
к
к
С
femeponepexoc?
(п-п)
-n^arSi
I
Sn02(Sb)
p+aSi /Pia-si
ht)
%
I
Переход
p-i-n
ITO
6
Нелегированный a-Si |- Нелегированный a-Si
¦Pd Контакт ht)
Сталь
Барьер
Шоттки
л*a-Si zr02
Рис. 35. Схематические диаграммы структур различных солнечных элементов
на a-Si |43].
Солнечные батареи
433
/ Металл
Металл
Полупроводник
а &
Рис. 36. Идеализированная диаграмма энергетических зон тонкопленочного
солнечного элемента в равновесном состоянии (а) и при освещении (б) [13].
ный тонкопленочный солнечный элемент (рис. 36). Зонная диаграмма этого
элемента в состоянии термодинамического равновесия показана на рис. 36,
а. Элемент состоит из слоя полупроводника толщиной L, заключенного между
двумя металлическими электродами с различными работами выхода. Металлы
выбраны так, что уровень Ферми в одном из них проходит вблизи края зоны
проводимости, а в другом - вблизи края валентной зоны. Один из электродов
сделан настолько тонким, что практически не мешает прохождению солнечного
излучения. Предполагается, что в прямозонном полупроводнике для фотонов с
энергией, превышающей на несколько десятых эВ энергию края поглощения, а
> 105 см-1. Диаграмма на рис. 36, б построена в предположении, что свет
поглощается в области сильного электрического поля, вследствие чего
происходит эффективное разделение электронов и дырок.
Поскольку в таких полупроводниках концентрация ловушек довольно высокая,
следует оценить, при какой концентрации ловушек характеристики прибора
начнут ухудшаться. В отсутствие заряженных центров электрическое поле,
как показано на рис. 36, б, оказывается однородным и равным ??= Eg/qL.
При толщине 1/а (~0,1 мкм) и Ей = 1,5 эВ напряженность поля равна 1,5-10°
В/см. Если в полупроводнике имеются ловушки с концентрацией п{, плотность
ловушечного пространственного заряда будет равна пс, где пг < щ. Эти
заряженные дефекты изменяют поле на величину qncLlzs. Положив
диэлектрическую постоянную равной 4, получим, что если пс< 1016 см-3.
Это означает, что даже при такой высокой концентрации ловушек, как 1017
Предыдущая << 1 .. 130 131 132 133 134 135 < 136 > 137 138 139 140 141 142 .. 145 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed