1598005400-e4d976f05e65a6df0c91dae52ce6f965 (811206), страница 51
Текст из файла (страница 51)
В области температур менее 100'С ток короткого замыкания, имеющий максимум примерно при — 40'С, слабо зависит от температуры. При температурах, превышающих 100'С, ток короткого замыкания существенно уменыпается. В области очень низких температур КПД сначала резко возрастает, достигая максимума при — 80'С, а при более высоких температурах быстро снижается.
Значение температурного коэффициента у'сс, полученное Сингхом [29], составляет — 1,3 мВ/'С. 4.4.2 Спектральная чувствительность Отличительной особенностью спектральных характеристик чувствительности всех солнечных элементов со структурой СпвЯ вЂ” С68 является наличие ярко выраженного гистерезиса, который проявляется в том, что при измерениях, начинаемых при больших значениях длины волны и оканчиваемых в коротковолновой части спектра, чувствительность элементов заметно ниже, чем при прохождении того же спектрального диапазона в про..тивоположном направлении [!3, 19, 62, 63). При длинах волн Л) 0,65 нм чувствительность элементов понижается [37).
Эти эффекты связаны с явлением гашения фоточувствительности, обусловленным зависимостью напряженности поля в переходе от длины волны и интенсивности света [59). Однако данные эффекты устраняются при наличии подсветки, осуществляемой с помощью коротковолнового или белого света [13, 19, 37). Если при измерениях спектральной чувствительности элементов на основе Сцв5 — С65 наряду с монохроматическим излучением дополнительно используется белый свет, то гистерезис отсутствует, а фотоотклик оказывается более высоким н однородным во всей области чувствительности [64). Благодаря подсветке в переходе поддерживается высокая напряженность электрического поля, что способствует эффективному собиранию носителей заряда.
Рис. 4.8, и иллюстрирует влияние интенсивности излучения, с помощью которого создается подсветка, на коэффициент собирання носителей заряда в высокоэффективных тонкоплевочмых солнечных элементах на основе Спв$ — С65 [64, 65]. Глаза. 4 '244 0,З 0,2 а 2,0 х 0,1 1,0 0 10 " Ю-' 10-' Ю-' Н, ед. АМ! а д,нее 0,4 0,6 0,6 1,0 10е Х,ннн д е з Е 1,0 0,7 0,З 0,7 ' 2,5 2,0 1,5 1,0 ьч, 46 Рис.
4.8. Зависимость коэффициента собирания й носителей при Х = '0,9 мхм В'Фонкоплейонных солначных элементах на основе Снз5 — С85 от Йнтенснвности и белого' сыта; используемвгп в' начестве подсаетхи (а) (бб)е спенс граненые зависимости плотности тохану солнечных элементов со структурой Ср,5 —.С45, получаемых методом пульвериззцни, при. различных напряжениях„смещения (б) (бб)1 зависимости тока 1 тыльно-барьерных солнечных эдеемечитов на основе Сп,5 — С45 от'энергии фотонов Ьч при тблщййе 'слон Сбо 0;4 "(1)"я: Г8 'мхм (2), в тахже" завъсйяость козффйцзгента собирания 42 носителей иь' фрпнталино-барверйоы -млеиеита са струхтурой спф сб5 (3), от длины,лолиы, света а -(а) (бб) трототойе(йгременрйв, кан следует яэ1''графинов, Нрйнвдеиных чгачрие. 4дт, са, еильйе2Фавяси~г гозг'на(трнгйення емещенгггс (йй)..Ои ям~>истает: ври 1 увеугнченМ' жратното -нйиряэнення" смегг(баня 'в бонггнитейвия с1 соотнизнннйем118--)4»1 юу)ййствован)ге1 этййезанйсймоети ..-"бвяэано с 'нзмененгрезй=г.(4(Ьд твугяяийем 2:навряд(ения ейгенген игр)1:)гййтртггкгеггное(чг" пойнт вг юбласмя'иерехода нн)4оэфгри.
гнрйнтигс)уоирания'яййптелей '(о9)1 1 М)ЧЖйМ44Р)4)т )гйитбтс(тд .)Сенф(РН(йнйигхйбйврЪН)гя У 'тнйнйб'ЬачрЬЕрНЫХ ЭЛАЕМЕйетОВ тЕОрЕтИЧЕбйря Гвнцуй; Чййр-у'.фрОГГраргЬНЮНбар)зар- Солнечные элементы на основе сувьфндв меди 245 ных, элементы второго типа благодаря большей Ширине' сиак'тральной области чувствительности, 'имеют; 'как правило, бел~в высокий фототок. На рис. 4.8, в представлены спектральные'зависимости коэффициента собирания и фототока [при наличии 'подсветки) соответственно высокоэффективных фронтальндбарьерных солнечных элементов с отражающим контактом [65[ и тыльно-барьерных элементов на основе Спь8 — СЙБ, изготовляемых методом пульверизации с последующим пиролизом [48[. Этот рисунок также иллюстрирует влияние толщины слоя СЖ иа спектральное распределение фототока тыльно-барьериых элементов [48[.
Анализируя данные зависимости, можно отметить, что высокая чувствительность фронтально-барьерных элементов с отражающим контактом при Х(0,5 мкм является следствием собирания фотогенерированных неосновных носителей заряда как из слоя Спэйс, так и из Ст)Ь; резкое снижение чувствительности тыльно-барьерных элементов при 2 =0,5 мкм вызвано полным поглощением света с длиной волны )ь(0,5 мкм в слое С65; 'длинноволновая граница спектральной области чувствительности при Х=! мкм отвечает краю поглощения Сига; спектральная характеристика чувствительности фронтально-барьерных элементов имеет провал в области длин волн 0,51... 0,55 мкм [19, 88,'42, 58, 64, 66).
Вопрос о причине его возникновения является дискуссионным. Некоторые авторы [66[ объясняют этот эффект наличиеМ' фотопроводящего слоя в СЖ и пика в зоне проводимости на границе 'раздела Спэ5 — Сг)5, другие авторы [42] полагают, что вследствие довольно высокой прозрачности верхнего слоя Си,5 по отношению к излучению в указанной с1тектряльиой области его значительная доля поглощается в глубине байового слой С65 и, следовательно, дает меньший вклад в фототок. Результаты" расчета спектральной чувствительности ф)тонтальйо-барьерных 'солнечнЫх" элементов со структурой Спе8 — '"С68 при"различной толщине слоя СпэЯ показывают, что наибольшая 'глубина' провала на 'спектральной характеристике СбОтВЕтстнуЕт ТОНКИМ' 'СЛПяМтСПЭБ; ТОГда КаК При ОЧЕНЬ бОЛИйт1й толщине слоя Спа8 прбвал 'исчсвает [42[ 4.4.3 Диффузионная длина 'неосновных носителей заряда ДЛЯ эбнрЕДЕЛЕННЯ 'ДнффУЗИдйитЗй дяиаЫьНЕОСНОВНЫХ тНОСИталейгзаряда в'бдяййчных эламвнтах иа основе Ссп,'5- Сс)$'исппяаЭу16тея' Ст1ййр аЛЬНЬте Харяьйсрябтннят 'ЧуйетяйЧФЛ)~[11)СФй '[83, '58, 67[," а 'танзКЕ Прбвбтдчя"ГСя' йэ1[Ь[уЕийя Чйяи,' НаВЕдйинОГ6 Вйстй1трГтяМ1й ЛуЧОМ"[т19'; 20, 24"; 68 — "И[', И: ттИСа,'ВОгэбуж)[аЕМЫ45:1ГНсэв[1йй1М луядм'нрн сканг)1тойанииэ4тбве)пгнбсйимйббоге* н1лифан+ле1йея441в [13: 144): Зйййения -'йиффузяонной" длнкьт'"4гег1снотйгых: носителей, 'нтй%йейн12е Бйугерджй 'н яка[ай).йо ретзультятнзет44зх1в[уеиилутька, эгййбдейно1 оэ зядктроМ! М: луЧой','ойу ттяткто11иейе|нмхчт СЬЛнИИв1х заь Глава 4 элементах, изготовленных с помощью вакуумного испарения в сочетании с химической реакцией в твердой фазе, равны 0,13 мкм (в С68) и О,!8 мкм (в Си,Ь), а в элементах, полученных методом пульверизации с последующим пиролизом,— 0,41 мкм (в СЙ5) и 0,27 мкм (в Сп,Я).
Согласно результатам Партейна и др. [70), при создании элементов посредством вакуумного испарения и осуществлении мокрого процесса диффузионная длина неосновных носителей в Спв8 составляет 0,11... 0,57 мкм, а в С68 — 0,10...0,3! мкм. Значения диффузионной длины, измеренные Гиллом и Бьюбом [72] с помощью светового микрозонда в слоях Сп,Ь и монокристаллах С68, заключены в пределах 0,1...0,4 и 3...
7 мкм соответственно. Мозес н Вассерман [67], исходя из измеренных спектральных характеристик чувствительности, рассчитали диффузионную длину неосновных носителей заряда в слоях Сцв8 толщиной 0,2... 0,3 мкм и получили значения 0,08... 0,26 мкм. Заслуживает внимания тот факт, что, несмотря на существенное изменение тока короткого замыкания элементов после термообработки на воздухе и в водороде, сколько-нибудь значительных вариаций диффузионной длины не обнаружено. На основании этого был сделан вывод о том, что под влиянием термообработки изменяется электрическое поле в переходе. Используя спектральную зависимость чувствительности солнечных элементов со структурой Сцв5 — С65, полностью изготовленных методом ионного распыления, Андерсон и Джонат [58] вычислили диффузионную длину носителей в слое Спз5, которая, как оказалось, приблизительно равна 0,1 мкм. По результатам измерений тока, наведенного электронным лучом, и спектральной чувствительности элементов Пфистерер и др.
[53, 68], а также Шок [69] получили значение диффузионной длины носителей в Спв8 -0,3 мкм. Установлено, что скорость поверхностной рекомбинации носителей составляет — !О' см/с. Эти значения параметров относятся к элементам, прошедшим термообработку в оптимальном режиме, у которых состав слоя Сп,5 соответствует х=1,995. Однако результаты Пфистерера н др. [53, 68) не согласуются с данными Мозеса и Вассермана [67) и показывают, что после термообработки элементов очень сильно изменяются как диффузионная длина, так и скорость поверхностной рекомбинации носителей. Неотожженные солнечные элементы, получаемые мокрым методом, у которых состав слоя Сцв8 отвечает х 1,98, непосредственно после изготовления имеют низкую диффузионную длину носителей (-О,! мкм) и высокую скорость поверхностной рекомбинации (10'... 10' см/с).
На основании измерений тока, наведенного электронным лучом, Оукс н др. [7!] сделали вывод о том, что при составе слоя СцвЬ, близком к стехнометрнческому, диффузионная.длина оказывается большей (ъ0,4 мкм), чем Ф слоях с нарушенной стехноьветрйе([. (-0,1 мкм); Ьйачяийя солнечные влементы на основе сульфнда меди 2аг диффузионной длины носителей в слое СизЯ, найденные Седоном и др. [13, 14[ в экспериментах со сканирующим лазерным лучом, равны -0,2 мкм.
4.4.4 Емкостные измерения В ходе исследований свойств гетероперехода Спв5 — С65 проводились многочисленные измерения емкостных характеристик тонкопленочных солнечных элементов [20, 24, 29, 42, 56, 58, 59, 64, 68, 74 — 78[. Вольт-фарадные характеристики элементов, не подвергавшихся термообработке, представленные в виде зависимости С ' от У, обычно имеют форму прямых линий, что свидетельствует о наличии резкого гетероперехода. По величине отрезков, отсекаемых ими на оси напряжений, можно определить значения диффузионного потенциала 1~тн Термообработка приводит к существенному изменению вольт-фарадных характеристик, обусловленному теми же эффектами, которые оказывают влияние на вольт-амперные характеристики и спектральнуючувствительность элементов (этот вопрос будет обсуждаться ниже).
Графики зависимости С вЂ” ' от Р элементов, прошедших термообработку, всегда содержат два линейных участка. Область плавного изменения величины С ' простирается от высоких обратных напряжений смещения до значений прямого напряжения, составляющих несколько десятых долей вольта. При дальнейшем повышении напряжения, приложенного в прямом направлении, наклон кривой резко увеличивается и происходит ее пересечение с осью абсцисс. Типичная зависимость С ' от Р длясолнечных элементов на основе Спв8 — СЮ показана на рис.
4.9, а. Увеличение емкости солнечных элементов при наличии освещения и нулевом напряжении смещения связано с уменьшением ширины слоя, обедненного носителями заряда. При освещении элементов плотность пространственного заряда повышается. На графике спектральной зависимости емкости освещенного элемента положение областей спада и резкого увеличения емкости соответствует примерно тем же длинам волн, при которых наблюдаются гашение и рост фототока. Анализируя зависимости С вЂ” ' от 1т солнечных элементов, изготовленных методом пульверизации с последующим пиролизом, Дас и др. [74] установили, что концентрация носителей вблизи перехода составляет около 1,5 ° 10" см-', а в объеме Сдав 10'а см — '.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
