1598005400-e4d976f05e65a6df0c91dae52ce6f965 (811206)
Текст из файла
Чопра К., Дас С. Ч75 Тонкопленочные солнечные элементы; Пер. с англ. с сокращениями.— Мй Мнр, 1986.— 435 с., нл. Лтаногрзфия индийских спецнзлистов, посвященизя тонким пленкзн из ос. нове полупроводниковых материален, нспользуемын в качестве солнечных зле. ментов Изложены четады осаждения и физические свойства многослойных пленок различных полупроводников. диэлектриков и метзллав.
Особое внимзнне уделено пленкам из основе сульфидз меди и кремния Рассмотрены новые веды сол ечных эл ме то и но ые впр вления в разработке высокоэффективных элементов Для специалистов в области солнечной энергетики, полупроводниковых приборов и тоннопленочной электроники, в также студентов н зспирвнтов соответствуюгцих специальностей.
2302010000 †1 Ч . 041(01) — 86 157 — 86, ч. 1 ББК 32.854 ББК 32.854 Ч75 УДК 621 383 редпкпдя яптерптары по новой технике © 1983 Р!епцпт Ргезз, !Четв Уог1с ф перевод иа русский язык с сокращениями, кМирз, 1986. ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА Настоящая книга посвящена актуальной проблеме современной полупроводниковой солнечной энергетики — созданию и исследованию свойств тонкопленочных солнечных элементов. В полупроводниках с прямыми оптическими переходами коэффициент поглощения излучения столь велик, что поглощение фотоактивиой части солнечного спектра происходит в слое толшиной не более нескольких микрометров.
В то же время большинство выпускаемых солнечных элементов изготавливается из монокристаллических полупроводниковых пластин, имеюших толщину около двухсот †трехс микрометров, поскольку применять в массовом производстве более тонкие пластины не удается из-за их повышенной хрупкости. В этом разрыве между теоретическими и практическими возможностями таится значительный резерв дальнейшего удешевления солнечных элементов, который может сделать целесообразным и экономически оправданным использование солнечных элементов не только в системах фотоавтоматики нли автономного энергоснабжения космических аппаратов, но и в наземных энергетических системах различной мощности.
Неудивительно поэтому то внимание, которое исследователи многих стран уделяют в настоящее время разработке тонкопленочных солнечных элементов на основе различных полупроводниковых материалов. Если КПД преобразования солнечного излучения в электрическую энергию у тонкопленочных элементов с толшииой фото- активного слоя несколько микрометров достигнет столь же высоких значений, какие характерны для монокристаллических солнечных элементов, то себестоимость вырабатываемой ими электроэнергии будет весьма близка к получаемой при использовании атомных нли даже тепловых электростанций. Авторы данной книги — известные индийские специалисты К.
Л. Чопра и С. Р. Дас, много лет работавшие также в научных центрах США и Канады, хорошо знакомы советским исследователям своими статьями и докладами на международных конференциях. В лаборатории тонких пленок Индийского технологического института в Дели им удалось разработать ряд перспективных технологий изготовления тонкопленочных солнечных элементов и усовершенствовать их конструкцию. Несмотря на большое число публикаций по данной проблеме, в зарубежной и отечественной литературе до сих пор отсутствовала монография, суммирующая результаты выполненных исследований и намечающая пути дальнейшего улучшения свойств тонкопленочных солнечных элементов.
Книга индийских специалистов своевременно восполняет этот пробел. Авторы сумели обобщить имеющиеся в этой области достижения ученых разных Предкслоаке редактора лереаода стран, в том числе Советского Союза, показали разнообразные технологические приемы, используемые для создания тонкопленочных солнечных элементов, проанализировали достоинства и недостатки основных конструкций таких элементов, выполненных на основе разных материалов.
Собственный исследовательский опыт позволил авторам сделать это глубоко и всесторонне. В Советском Союзе исследования, связанные с созданием, изучением свойств и испытаниями тонкопленочных солнечных элементов, уже много лет успешно ведутся многими научными организациями в Москве, Ленинграде, Киеве, Харькове, Кишиневе, Ташкенте, Ереване, Таллине, Вильнюсе, Одессе, Черновцах. Наряду с классическими, чисто тонкопленочными конструкциямн элементов в последнее время активно разрабатываются комбинированные пленочно-монокристаллические структуры, сочетающие простоту и экономичность изготовления с достаточно высоким КПД. Научными коллективами, возглавляемыми акад. Ж. И.
Алферовым и чл.-кор. АН СССР Н. С. Лидоренко, получены солнечные элементы с КПД около 30 7о на основе арсенида галлия и 16...18 ад на основе кремния. Эти элементы представляют собой многослойные структуры, в которых на монокристаллических подложках (как правило, из сравнительно дешевых сортов арсенида галлия и металлургического кремния) созданы совершенные пленочные слои методами газовой и жидкостной эпитаксии. Именно такие комбинированные пленочно-кристаллические солнечные элементы будут, по-видимому, привлекать все большее внимание исследователей и в недалеком будущем найдут наиболее широкое массовое применение. При оптимизации свойств и технологии получения сложных комбинированных структур неоценимую помощь разработчикам окажет опыт, накопленный в ходе создания монокристаллических и чисто тонкопленочных систем, в том числе результаты работ, описанных в настоящей монографии.
При переводе были опущены разделы книги, содержание которых хорошо известно советскому читателю по оригинальным отечественным и переводным зарубежным публикациям, приведенным в списке дополнительной литературы. В основном эти разделы охватывают общие вопросы изучения фотоэлектрических свойств полупроводников и полупроводниковых приборов, технологии получения и метрологии солнечных элементов, исследования характеристик фотоэлектрохимических солнечных элементов.
В список дополнительной литературы включена также небольшая часть отечественных публикаций, дающих представление о разнообразии и широте проводимых в СССР разработок и исследований свойств тонкопленочных солнечных элементов. М. М. Колтун Глава 1 АНАЛИЗ СВОЙСТВ ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНЫХ ПЕРЕХОДОВ И ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ 1.1 Введение Для успешного производства высокоэффективных солнечных элементов наряду с применением современных методов изготовления необходимо глубокое понимание процессов, происходящих в элементах.
Установив соответствие между характеристиками элементов и основными структурными, электронными и оптическими свойствами полупроводниковых слоев, можно точно определить влияние каждого из них на параметры перехода и наметить пути повышения КПД преобразования солнечной энергии. Для этого требуется детальный анализ свойств материалов, применяемых в различных компонентах конструкции солнечных элементов. Качество перехода оценивают, исходя из вольт-амперной н вольт-фарадной характеристик, а также из спектральной зависимости чувствительности, с помощью которых определяют ряд важных параметров, таких, как плотность обратного тока насыщения, диодный коэффициент, концентрация ионнзированных примесей, диффузионный потенциал, высота потенциального барьера, толщина обедненной области и напряженность электрического поля в переходе.
На основании этих данных можно построить энергетическую зонную диаграмму перехода и разработать физическую модель для описания основных процессов, определяющих характеристики элемента. Создание модели наряду с измерениями и анализом потерь носителей заряда и излучения оказывается чрезвычайно полезным при оптимизации параметров фотоэлектрического преобразователя.
Данная глава посвящена рассмотрению основных экспериментальных методов определения характеристик солнечных элементов и связанных с ними измерений; при этом особое внимание уделяется методам, специально разработанным для исследования тонкопленочных элементов. В последующих разделах, каждый из которых связан с описанием конкретного метода измерений, в первую очередь рассматриваются экспериментальная установка и методика получе- Глава 1 ния данных. Далее обсуждаются вопросы анализа и интерпретации результатов измерений при определении параметров материала или перехода. 1.2 Анализ свойств переходов В этом разделе речь пойдет об измерениях, которые позволяют получить информацию о свойствах перехода и его диодных характеристиках.
К ним в первую очередь относятся измерения вольт-амперных и вольт-фарадных характеристик при различных температурах и интенсивностях излучения. Рассмотрен также метод емкостной спектроскопии глубоких уровней, основанный на изучении процесса релаксации емкости перехода при обратном смещении, с помощью которого можно получить полезные сведения о параметрах центров рекомбинации. 1.2.1 Анализ вольт-ампериых характеристик Исследование вольт-амперных характеристик солнечного элемента при различных температурах и интенсивностях падающего излучения позволяет получать важные данные о качестве перехода и механизме переноса носителей заряда (1 — 11). Однако, прежде чем проводить количественный анализ характеристик, в уравнении вольт-амперпой характеристики р — л-перехода необходимо учесть влияние последовательного !т'.
Характеристики
Тип файла DJVU
Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.
Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
