1598005400-e4d976f05e65a6df0c91dae52ce6f965 (811206), страница 2
Текст из файла (страница 2)
и шунтирующего !т.», сопротивлений. Уравнение вольт-амперной характеристики солнечного элемента можно представить в виде (1.1) Г = 2Гм (ехр (»1У'!л»йТ) — 11 — !с. Здесь Г=! — 7'!гт.ь, (г'=У вЂ” )1т'„)ь — фототок, »! — заряд электрона, !и и и» вЂ” компоненты обратного тока насыщения и диодные коэффициенты, отвечающие различным механизмам протекания тока. Значения Г,» и и» можно определить из экспериментальных данных соответственно по пересечению кривой, представляющей зависимость 1ц (1'+)ь) от (г', с осью ординат и по наклону этой кривой. При рассмотрении солнечного элемента, в эквивалентную схему которого включены два диода»», на графике зависимости !д (!'+!ь) от (Г' можно выделить две области, характеризующиеся разным наклоном и, следовательно, двумя значениями п, которые относятся к различным диодам, а также двумя значениями !., определяемыми путем экстраполяции каждой из зависимостей до точки пересечения соответствующей кри- и Обычно это делается для того, чтобы показать существование в реальном р — л-переходе двух механизмов протекания тока; диффузионного н генерацнонно-рекомбннацнонного.
— Прим, ред. Анализ свойств полупроводнииовых материалов 1О з 10 1О"" 10 10 10 ™ ЗО Зз Зб 1~ Нт, зб з2 10 О 02 04 О,б Назаяиеизе Ч', б Рис. 1.Н Зависимости !'+1а от т" для солнечных элементов на основе Снзз— Соз при различной температуре. Рис.
1.2. Зависимости 1. от ЦйТ для солнечных элементов на основе Спзз — 7п,СА Б при различных значениях х. вой с осью ординат. Зависимости 1'+1ь от у" для солнечного элемента на основе СнаБ — Сд5 при различной температуре приведены на рис. 1.1 [11, 121. Определив 1, указанным способом при ряде значений температуры, мы получим температурную зависимость 1„сопоставляя которую с аналитическими зависимостями 1з(Т)1, соответствующими различным механизмам протекания тока, можно выделить преобладающий механизм и определить ширину запрещенной зоны полупроводника Ея, высоту потенциального барьера Фв, диффузионный потенциал ур, эффективное значение постоянной Ричардсона А* или эффективную скорость рекомбинации 52 на границе раздела полупроводников в гетеропереходе. Зависимости величины обратного тока 1, от параметра 12яТ для солнечных элементов на основе Си25 — Хп„Сд1 „Я при различных значениях х показаны на рис.
1.2. Для идеального диода Шокли, зная 1,, можно определить Глава ! 1В 0,7 0,5 > О,З ал 100 ол ьо го Интенснансспгн сленга, .~ епг Аьг1 Рис. 1.3. Зависимость Р„солнечного элемента на основе Снг5 — С05 от интенсивности излучения. диффузионную длину пеосновных носителей [10). Влияние примесей на параметры солнечных элементов изучали Рохаджи и др. [9) путем анализа вольт-амперных характеристик. Другой метод определения характеристик перехода основан на измерении зависимости напряжения холостого хода )7„ от интенсивности излучения [8). Если диодные параметры не меняются при вариациях интенсивности излучения, то зависимость р„ от логарифма интенсивности является линейной, поскольку ток короткого замыкания связан с интенсивностью излучения линейной зависимостью.
Этот вывод иллюстрирует рис. 1.3, на котором представлены характеристики тонкопленочного солнечного элемента со структурой Сна8 — Сд8. Значение и можно оценить по углу наклона этой зависимости. Различным механизмам протекания диодного тока отвечают участки зависимости, имеющие разный наклон [см. рис. !.3). Аналогичную информацию можно извлечь, анализируя зависимость папрягкения холо.
стого хода от логарифма тока короткого замыкания; кроме того, по величине отрезка, отсекаемого соответствующей кривой иа осн абсцисс, определяется значение 7е Наиболее удобный способ обработки вольт-амперных характеристик связан с введением автоматически регистрируемых данных в ЭВМ и расчетом необходимых параметров по определенной программе. Для вычерчивания вольт-амперных характеристик солнечных элементов, а также зависимостей 1я! и 1и (г'+гь) от 1~ удобно применять автоматический графопостроитель [7). В приборе используется логарифмический усилитель, Анализ свойств лолулроводииковык материалов выходное напряжение которого равно логарифму входного, соответствующего проходящему через элемент току.
При разработке модели солнечного элемента важно знать величины различных видов потерь. Одним из них являются омические потери мощности, которые приводят к уменьшению коэффициента заполнения вольт-амперной характеристики. Количественная оценка влияния омических потерь на коэффициент заполнения вольт-амперной характеристики проводится в соответствии с методикой, предложенной Ротворфом [13), с использованием измеренных значений последовательного и шунтирующего сопротивлений. 1.2.2 Емкостные измерения Для оценки качества р — и-перехода и определения его параметров, влияющих на характеристики солнечных элементов, чаще всего используют зависимость емкости перехода от напряжения [11, 14 — 23).
Последовательное измерение вольт-фарадной характеристики по точкам может быть осуществлево с применением емкостного моста при различных значениях внешнего напряжения смещения. Однако вольт-фарадные характеристики удобнее получать в виде кривых с помощью устройства, изображенного на рис. 1.4. Принцип действия автоматического измерителя вольт-фарадных характеристик состоит в следующем: создаваемый генератором синусоидальный сигнал с частотой 100 кГц (возможно использование другой частоты) и амплитудой около 10 мВ подают через смеситель совместно с пилообразным напряжением на емкостную нагрузку (солнечный элемент).
Преобразователь ток — напряжение (ПТН) усиливает ток, проходящий через емкостную нагрузку, и преобразует его в пропорциональный по величине сигнал напряжения. Это напряжение, складывающееся из двух составляющих — совпадающей по фазе с входным сигналом (которая пропорциональна активному сопротивлению нагрузки) и сдвинутой по фазе на 90', которая пропорциональна емкостной части нагрузки, — подается в фазочувствительный детектор (ФЧД), где происходит разделение напряжения на составляющие. Выходные сигналы фазочувствительного детектора могут быть представлены в виде зависимостей емкости и проводимости от напряжения с помощью двухкоординатного графопостроителя или осциллографа. Индикаторный цифровой измеритель (ИЦИ) в зависимости от положения переключателя показывает значения либо емкости, либо проводимости.
Такие автоматические измерители зависимостей емкости и проводимости от напряжения выпускаются промышленностью. Однако их рабочий диапазон ограничен значениями емкости 2...2000 пФ. Авторами совместно с сотрудни- 12 Главе 1 ьхозн а р 'т аых. Ч, ось Х ых.е) ось У алхограср грофс- мрошпень Рис. )зк Блок. схема автоматического измерителя нольтофарадных характеристик.
(!.2) ками лаборатории был разработан автоматический измеритель вольт-фарадных характеристик, позволяющий проводить измерения емкости в диапазоне от 2 пФ до 200 нФ [24[. При выполнении измерений вольт-фа- С 8 радных характеристик частота сигнала должна принимать значения, при которых влияние протекающего тока нз осцилляции заряда в области перехода максимально. Для некоторых типов сол(со печных элементов, которые содержат глубокие энергетические уровни ловушек, например элементов на основе СнхЯ— Рнс ! ч эконо нан СЖ, частотУ сигнала следУет, наобосхема имиеданса солнеч- рот, выбирать таким образом, чтобы не ного элемента. происходило возбуждения этих ловушек.
В процессе измерений к солнечному элементу может быть приложено обратное или прямое напряжение смешения. Однако в режиме прямого смещения приложенное напряжение не должно превышать примерно 200 мВ, в противном случае проводимость элемента значительно возрастает. Дальнейшая обработка вольт-фарадных характеристик требует внесения в измеренные значения емкости поправки, связанной с влиянием проводимости. В соответствии с эквивалентной схемой солнечного элемента, представленной на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
