1598005400-e4d976f05e65a6df0c91dae52ce6f965 (811206), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Согласно расчетам, ширина обедненного слоя равна -0,9 мкм В солнечных элементах, .полученных с помощью вакуумного испарения, значения концентрации носителей вблизи перехода и в объеме С68 равны соответственно 3,5 ° 10'в и 3 ° 1О'" см — ', а ширина обедненного слоя составляет 0,12 мкм. Значения диффузионного потенциала для элементов, создаваемых методами пульверизапии. с последующим пнролизом к Глава 4 с-' О,В О,Ь ОЛ 0,2 о — ОЛ 0 ОЛ О,Ь вЂ” 3 — 2 — 1 0 — 3 -2 — 1 0 1 Ч,Ь Ч,Ь Ч,Ь о Ь Ь Рис. 4.9.
Зависимость С вЂ” з солнечного элемента нв основе Спзз — С6$, изготовленного методом пульвернззнии, от напряжения смещения )г (емкость С измерена в нФ) (а) 174]; кривые зависимости С-" солнечных элементов э со структурой СнзБ — Сбз, полученных методом вакуумного испарения, с не- травленым (б) и травленым (в) слоями С66, от напряжения смещения )г при различной продолжительности Г термообрзботки (удельнзя емкость Стд измерена в Ф1м') 176].
вакуумного испарения, равны 0,96 В и 0,87 В. У солнечных элементов, изготовленных Сицгхом (29) посредством пульверизации, ширина обедненного слоя при отсутствии освещения составляет 0,74 мкм, а при воздействии светового потока, отвечающего условиям АМ1, — 0,23 мкм, Плотность пространственного заряда в этих элементах изменяется от 1,4 10" см — ' (в темноте) до 1,2 !О" см — ' (при освещении), а расчетное значение диффузит оннаго потенциала равно 0,8 В.
После дополнительной термообработки темновая плотность прострацственного заряда повышается, до 2,4: 10'э см-'. Согласно результатам измерений Холла н Сингха (75), тонкопленочные Злемеиты, изготовленные методом, вакуумного испарения в сочетании с мокрым. химическим процессом, после термообработки на воздухе при температуре 240 'С в тенение 45 с име)от плотность пространственного заряда 8,9 10" см-', которая уменьшается до 2,5; 10'э см-' после пятиминутной термообработки. Авторы отмечают, что по мере увеличения продолжительности термаабработки да,15 мин точка пересечения, экстраполированной зависимасти С з от ]2 с осью напряжений удаляется от начала координат.
При длительности отжпга, превышающей 15 мин, емкость перестает зависеть от напряжения, что делает невозможным. определение платнасти прастррнственного заряда. Пфистерер. и др. [68) установили, что ц.неатожженных сс]лнйчных элементлх цд основе Си а —., Сь]8 ц.плоским перехадом. (у,(готьорых,,слой,.се)5 ие подцарг1рлся травлению) с1азданавиых метаном вак)(умипга испарения в. сочетании с, мокрым процее- Солнечные элементе~ не основе сульфндв меди 449 сом, концентрация носителей достигает 1 1017...1,5Х 70 Х10'з см — з.
При увеличении продолжительности термообработки графики зависи- а- 00 мости С-' от )7 смещаются относительно друг друга, а их наклон незначительно возрастает (см. рис. 4.9, б). У элементов с непланарным Х, енм переходом (с протравленным слоем СОЯ) этот эффект, как показано на рис. 00 4.9, в, выражен более ярко. Андерсон и Джонат 158] со- 1 общали, что ширина слоя ежзс пространственного заряда насыщается на уровне -0,48 мкм; это значение 10 с достаточно высокой сте)е В пенью точности совпадает б (нкн)еч о с толщиной (0,5 мкм) неле- Г б гированного высокоомного слоя Сг(5 в полученных авторами методом ионного распыления солнечных элементах со структурой Спзб — СЮ (нелегированный слой) — Сс(5 (слой, ле- б у,в гированный индием). Согласно данным )е)артинуцци и др.
(56], в элементах, изготовленных методом пульверизации с последующим пиролизом, ширина обедненного слоя равна -2 мкм, а концентрация доноров составляет 10'4... 10'б см з— внутри слоя С65 и 1О" ... 10" см †' — у поверхности раздела. Аналогичные результаты получены сотрудниками универси- тета шт. Делавэр [42, 64]. Как показали расчеты, плотность про- странственного заряда изменяется от 5 !О" см †' (у поверхно- сти раздела) до значения порядка 10" ем †' (в объеме слоя С68). При наличии освещения плотность пространственного за- ряда вблизи поверхности раздела возрастает до 1,4 10'В см-', а после термообработки ее значение уменьшается до 2 10'бсм-'.
00 0,7 а 00 0 10-' 10-' 10-' 10-' ~ос В Н, ед. ЯМ 1 Яе 0 0 Рис. 4.10. Спектральная зависимость емкости С тонкопленочного солнечного элемента на основе Спез — Сбз (а), ззвисимость его удельной емкости Сед от интенсивности излучения Н (б) [6Ь, 79! и кривые зависимости коэффициента увеличения Ан площади перехода от обратного напряжения смещения при различной продолжительности термообрзботки (в) 1761.
250 Глава 4 Ширина слоя пространственного заряда в результате отжига увеличивается с 0,1 до 0,6 мкм. Спектральная характеристика емкости освещенного элемента, показанная на рис. 4.10, а, содержит области спада и резкого повышения емкости. Зависимость емкости от интенсивности излучения представлена на рис. 4.10, б. При вариациях интенсивности света наблюдается плавное изменение емкости, причем при низких уровнях освещенности она становится сравнимой по величине с емкостью неосвещенного элемента [64]. Для интерпретации вольт-фарадных характеристик некоторые авторы использовали модель элемента с компенсированной областью вблизи границы раздела, образующейся в процессе термообработки вследствие диффузии меди в сульфид кадмия.
Неотожженные элементы имеют линейную зависимость С-' от Ъ; характерную для резкого гетероперехода. Поскольку Спвб по своим свойствам приближается к вырожденным полупроводникам, можно считать, что падение напряжения происходит главным образом в обедненном носителями слое пленки СЮ. При благоприятных условиях термообработки, обеспечивающих высокую степень компенсации материала, ширина обедненного слоя увеличивается, в результате чего график зависимости С ' от У смещается параллельно исходной кривой. В соответствии с уравнением (1.7) величину С-' можно представить в виде суммы нескольких слагаемых, одно из которых зависит от напряжения.
Концентрация Мп легирующей примеси находится расчетным путем из слагаемого, в которое в качестве переменной величины входит напряжение, другие же слагаемые, не зависящие от напряжения и определяющие величину указанного сдвига вольтфарадной характеристики, позволяют вычислить значение произведения %лап, где д — расстояние между поверхностью раздела и наиболее удаленным от нее краем компенсированного слоя, а ЛГ.„— концентрация акцепторов. При очень высоких значениях йгл образуется гомогенный р — п-переход в слое С66, а при очень низкой концентрации акцепторов обедненный слой содержится внутри компенсированной области.
Для двух рассмотренных предельных случаев зависимости С вЂ” в от У совпадают, и если провести их линейную экстраполяцию, то соответствующие кривые пересекут ось напряжений в точке 1~= Рп. При непланарной форме перехода в уравнение, с помощью которого определяется емкость, необходимо ввести коэффициент увеличения площади перехода. У солнечных элементов с большой площадью перехода (вследствие травления слоя Со$) [76] помимо сдвига графика зависимости С-х от $' происходит изменение его наклона, которое связано с вариациями коэффициента увеличения площади перехода вследствие того, что край области пространственного заряда приобретает более гладкую форму [75, 76].
Солнечные элементы на основе еулэфида меди 255 Как показано на рис. 4.9, в, коэффициент увеличения площади перехода снижается при повышении продолжительности термообработки и возрастании обратного напряжения смещения (76). Наличие высокой плотности заряда на границе раздела и низкого диффузионного потенциала можно объяснить исходя из предположения о существовании в области перехода сильно заряженного тонкого слоя, который образуется вследствие значительного несоответствия параметров кристаллических решеток СиэЗ и СИЯ (29). Для описания емкостных характеристик солнечных элементов на основе СиэЗ вЂ” СбЗ (при освещении и в темновых условиях) Ротворф (42) предложил другую физическую модель, согласно которой в запрещенной зоне С48 имеются глубокие энергетические уровни, Данные о их наличии получены с помощью измерений характеристик элементов методом емкостной спектроскопии глубоких уровней (см.
гл. 1). При определенном напряжении, приложенном в прямом направлении, область, обедненная носителями заряда, отсутствует. При более низких напряжениях смещения электроны уходят из области толщиной Я7, благодаря чему в слое СдЯ образуется потенциальный барьер высотой (тл — У. Если для результирующей концентрации доноров ввести обозначение (т'ле ()т'ле= Ил — 1тл), то 77=(2(Ур У) е,/(1Жо]И', С '= 24($'р — У)й,)Ур. Здесь е, — диэлектрическая проницаемость полупроводника, а д — заряд электрона. При дальнейшем уменьшении напряжения уровень Ферми в области перехода занимает более низкое положение по сравнению с глубокими энергетическими уровнями.
Ионизация этих уровней вызывает дополнительное падение напряжения, но не приводит к расширению области пространственного заряда. При еще более низком напряжении смещения ширина области пространственного заряда изменяется незначительно и график зависимости С-э от )т имеет малый угол наклона.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
