1598005400-e4d976f05e65a6df0c91dae52ce6f965 (811206), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Некоторые авторы [13, 44, 45» отмечают, что характеристики элементов, получаемых посредством окуна- 268 Глава 4 ткп, Площадь. ! конструк-! Интенсаа- ност~ излучения. мат см Метод иаготоаления Структура клемента ции Ф 0,98 81,2 р-Со,5 — и.хпедеСдцаа5 Π— ВИ Ф ~ — 820 р-Спа5 — и-Хпа,тСбе,а5 Π— ВИ Ф ! 0,884 Ф 42 р-Сп 5 — и-С85 Π— ВИ О вЂ” ВИ 87,5 85 Π— ВИ 100 100 АМ! !00 РЗТФ вЂ” ВИ О вЂ” ВИ РЗТФ вЂ” ВИ 1 1,7 1 Ф Т Т РЗТФ вЂ” ВИ 100 Π— ПП О вЂ” ПП ! ПП вЂ” ПП 100 Т 1 т Π— ПП Т ! ! ~ 100 р-Сп 5 — ~-хпадСдца5 ! 82 2,4 , '107 АМ! 100 0,01 р-Сц,5 — и-С85 ИР ВИ ИР ИР РЗТФ вЂ” ИР ТП ВИ вЂ” ЭФ Ф ния, существенно зависят от морфологии пленки СнаБ.
Для элементов с высокими выходными параметрами характерны большая плотность глубоких ямок травления, развитый пирамидальный рельеф поверхности СЖ и значительная глубина проникновения СнзЬ в слой Спо. Исследование структуры пленок СизЬ в элементах с различными выходными параметрами показало, что пленки с ббльшим числом вертикальных выступов лучше поглощают излучение, что обеспечивает повышенные значения фототока.
Чувствительность элементов в области меткзе- Таблица 4.7. Выходные характеристики тонкопленочных изготовляемых разчпч ВИ вЂ” вакуумное испарение, ИР— ионное распыление, Π— окунание, ПП вЂ” пульае трафаретная печать, ЭФ вЂ” алектрофореа.' Т вЂ” тмльио-барьерная конструкция, Ф вЂ” фронтально-барьерная конструкция Солнечные элементы на основе сульфмда меди 269 солнечных элементов на основе Сп,б — УпзСдз „5, ными методами.
ризация с последующим пиролизом. РЗТФ вЂ” реакция замещения в твердой фазе, ТП— , в ос сз' мд см рр Кпд. и Литература Примечания 0,599 18,5 0,748 10,2 С просветляющим по- крытием 17) 0,697 !0,1 То же [7) 21,1 0,561 [6, 8) [43) 9,5 7,3 0,516 0,53 21,8 !9,0 0,714 0,62 Герметиэнрованные элементы С просветляющич по- крытием [13] 0,63 6,0 0,48 20,0 [! 9) [181 [181 0,67 0,634 0,60 6,5 10,4 18,0 17,1 37,1 0,54 0,48 0,47 дополнительный вклад периферийных участков Обратное расположе- ние слоев [! 51 0,5 0,45 0,56 [4!1 )29) [30] 4,5 5,3 4,5 !9 0,425 [19] 0,43 19 0,65 б,б 4 3,4 0,41 0,58 6,9 0,43 1,2 — 0,5 2 — 4,7 ) 57) [58) [33, 34, 58) [351 136) 0,43 0,4 0,45 ренных границ в 1,5 раза выше, чем в центре зерен. Согласно результатам расчета, при уменьшении диаметра зерен с 2 до 1 мкм фототок возрастает на 40 оззв. Ротворф 1100) установил, что при оптимальном режиме травления поверхности С![5 образуются пирамиды со стороной основания 0,2...0,4 мкм и высотой 0,5...
2 мкм. Значительное влияние на процесс роста и структуру пленок СнаЯ оказывает атомный состав внешней поверхности Сс)5. Касвелл и др. [99) отмечают, что на поверхности, содержашей атомы гтп Глава 4 Б, пленка СцвЯ формируется в 1,5 раза быстрее (а фото-э. д. с. неотожженных элементов в этом случае примерно на 20 а(а выше), чем на поверхности, образованной атомами С<). Пленки СЮ, осаждаемые методом пульверизации с последующим пиролизом, имеют столбчатую структуру [24], однако она значительно отличается от микроструктуры пленок, получаемых вакуумным испарением. КПД элементов, изготовляемых посредством пульверизации, составляет 7...8 47,.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что наличие столбчатой структуры зерен является важным условием для достижения высоких характеристик элементов, создаваемых с помощью испарения, тогда как влияние особенностей структуры зерен на характеристики элементов, изготовляемых методом пульвернзацни, оказывается менее существенным. Такие недостатки элементов, получаемых посредством пульверизации, как малый размер зерен и отсутствие столбчатой структуры, компенсируются положительным эффектом, обусловленным наличием электрического поля вблизи тыльной поверхности и тянущего ноля в слое С<(Я, которые образуются при неоднородном легировании этого слоя. Следует подчеркнуть, что при равных значениях КПД элементы, создаваемые методами испарения и пульверизации, имеют неодинаковую микроструктуру и различные параметры конструкции.
Данные, представленные в табл. 4.1, позволяют сравнить выходные характеристики тонкопленочных солнечных элементов на основе Сцв5 — ХпС<(5, изготовляемых различными методами. 4.6. Энергетическая зонная диаграмма и механизмы потерь Разработано несколько физических моделей солнечных элементов с гетеропереходом Спв8 — СЮ [1 — 4]. Ротворф [42] обобщил полученные ранее результаты и предложил теоретическую модель, в которой учитывается рекомбинация носителей заряда на границе раздела.
На основе этой модели Дас и др. [74] построили энергетическую зонную диаграмму элемента, которая изображена на рис. 4.15. Значения всех параметров перехода, использованные в этой диаграмме, определены экспериментально. Согласно данной модели, при обычных значениях концентрации носителей (р)10<а см-в в Сп25 и и=-1О" см-' в С<18) область пространственного заряда сосредоточена в основном в слое СЮ.
Во фронтально-барьерных элементах солнечное излучение с энергией фотонов йт>1,2 эВ (и!ирина запрсщенной зоны Сп,5 составляет 1,2 эВ) почти полностью поглощается в слое Сп,Я толщиной О,!...0,3 мкм и генерирует электронно-дырочныс пары. В тыльно-барьерных элементах 224 Солнечные элементы на основе сульфида меди Гсл гс эв О,оч.и ЬЕ тел = 0,12 нлн~ Рис. 4.15. Энергетическая зонпая диаграмма солнечного элемента с гетеро- переходом Спэо — Сбэ; Е,р, Еар и Е„р — соответственно лно зоны проводимости, ширина запрещенной зоны и вершина валентной зоны в СпэБ; Е,л, Еял и Е„„— аналогичные параметры Сдэ; Ег -- уровень Ферми, ров диффузионный потенциал, 2Рп — ширина обедненного слоя, ДЕ, =- Е,р — Есл ДЕл = Ела Елл. около 20 О1О падающего света поглощается в слое СЮ.
Электронно-дырочные пары в слоях СпзЯ и Сг)Б (или в одном из них) диффундируют к границе раздела, и электроны, прошедшие в СЖ, либо выбрасываются в объем слоя СбЗ под действием поля Гз, существующего в области перехода, либо захватываются энергетическими уровнями на границе раздела и рекомбинируют с дырками, поступаюгцими из СпзБ. Напряженность этого поля определяется разностью потенциалов, приложенной к элементу, потоком фотонов, длиной волны света и характером распределения доноров и акцепторов вблизи перехода в СЖ. Ток короткого замыкания и коэффициент заполнения вольт-амперной характеристики зависят от напряженности поля в области перехода и, следовательно, от параметров, влияющих на эту величину, Обратный ток насыщения и напряжение холостого хода определяются особенностями процесса рекомбинации носителей на границе раздела.
Ток короткого замыкания фронтально-барьерного элемента равен г'.,=А 2'„. Здесь А — площадь элемента и х„а — 1 бе®тя)1 — Л®)11 — АР.)) Х 52 + рэрэ (Ф ) к=в Х Я(а, г'., 2)ы Еы и, Я)Ю. (4.1) Здесь Хя — длина волны, соответствующая ширине запрещенной зоны Сп,З, ря — подвижность носителей в СдЯ, 52 — скорость 272 Глава 4 рекомбинации на границе раздела, Фв(Х) — плотность падающего потока фотонов, Т, — степень прозрачности контактной сетки, Л(1.) — коэффициент отражения от поверхности элемента, А(л) — доля излучения, теряемого для преобразования вследствие поглощения, и Я вЂ” коэффициент собирания носителей в слое Сп,Я. На величину Я оказывают влияние следующие параметры слоя СпзЯ: коэффициент поглошсния света а(Х), диффузионная длина носителей /., эффективная толщина слоя 4, размер зерен г, напряженность тянушего поля Р, и скорость поверхностной рекомбинации Е.
Величина Я зависит также от типа конструкции элемента (фронтально-барьерная, тыльнобарьерная или эти же типы конструкций, но с отражающим контактом). Исходя из рассмотренной модели рассчитаны относительные доли уменьшения тока короткого замыкания высокоэффективных солнечных элементов на основе СпзЯ вЂ” Сс!5, связанные с различными механизмами потерь. Их значения составляют; 5... 8 в/а — поглощение и отражение света, 5... 10 а/а— затенение поверхности контактной сеткой, 1...2 авв — поверхностная рекомбинация, 10...15 '/а — объемная рскомбинация, 5 % — рекомбинация на границе раздела, 1 ~/в — рекомбинация на межзеренных границах, 2 '/в — потери света вблизи тыльной поверхности и в объеме слоя Сг!Б. При суммарных потерях, составляющих 25...
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
