04 (Электронные лекции в формате DOC), страница 2

область слабого

поля

Е_с

E_v

hν

p⁺ i n⁺

hν

hν

n⁺ i p⁺

hν

проделывает электрон.

------------------------------------------

В целом, рассмотренные структуры обеспечивают:

• эффективное собирание на контактах фотогенерированных носителей заряда (условие «2 » эффективного преобразования на стр. 3);

• небольшое полное сопротивление ФЭП (условие «4 »), за счет того, что контакты с электродами осуществляются сильно легированными n⁺ и р⁺ областями а-Si:H или микрокристаллического кремния и контактные сопротивления элементов малы.

Однако с выполнением двух других условий эффективного преобразования энергии (условие «1 » - эффективность поглощения излучения и условие «3 » - величина U_xx) дела обстоят значительно хуже.

Действительно, толщину i-слоя (0,4 – 0,8 мкм) мы выбирали исходя из требования присутствия электрического поля во всём i-слое. Однако такой толщины явно не достаточно для полного поглощения солнечного излучения с его широким спектральным составом ( от 0,3 до 1,0 мкм).

Что касается условия «3», то, как мы отмечали, напряжение холостого хода ФЭП определяется величиной потенциальных барьеров переходов. В данном случае имеется два последовательно включенных перехода (p⁺ - i и n⁺ - i). Сумма их потенциальных барьеров, а следовательно, и U_xx составляет всего 0,8 – 0,9 В.

Как решить эти проблемы?

П опыткой частично решить первую проблему стало использование в ФЭП отражающих свет подложек. Например, подложка из нержавеющей стали (обращенная конструкция ФЭП, рассмотренная нами) дает так называемый эффект оптического удержания:

ф отоны, не поглотившиеся в слое кремния,

о тражаются от подложки и вторично попадают

в активную область ФЭП. Это, естественно,

приводит к увеличению вероятности их подложка

п оглощения. Эффект можно усилить, сформировав

специальную текстуру поверхности подложки, повышающую вероятность отражения.

Однако, это увеличивает поглощение солнечного излучения на проценты (десятки процентов), а нам желательно увеличение поглощения в несколько раз.

С другой стороны, если мы не можем увеличить толщину i-слоя и существенная часть излучения проходит через него без поглощения, почему бы не сформировать несколько элементов (с рассмотренной выше структурой) один на другом в виде сэндвича:

для прямой структуры:

стекло / ITO / p⁺ a-Si:H / i a-Si:H / n⁺ a-Si:H / p⁺ a-Si:H / i a-Si:H / n⁺ a-Si:H / … и т. д. / металл.

-----------------------------------