1598005400-e4d976f05e65a6df0c91dae52ce6f965 (811206), страница 73
Текст из файла (страница 73)
Аналогично в элементах со структурой !ТΠ— р-С6Те;[22] истинный переход располагается внутри кристалла С6Те, а не на границе раздела 1ТΠ— Сг(Те, поскольку в процессе ионного распыления образуется слой Сне п-типа проводимости. При изготовлении структур Сг(Ь вЂ” р-С6Те и 7пС68 — р-С6Те пленки СЮ и ХпС65 наносят на пластины С6Те методом пульверизации с последующим пиролизом [18]. Элементы такого типа имеют напряжения холостого хода соответственно 0,74 и 0,80 В, а их КПД равны 6,0 и 7,8 %. Солнечные элементы с гомогенным переходом в СдТе обладают очень низким КПД, составляющим 3,25% при )7,.=0,62 В и /„=12 мА/см'. Солнечные элементы с гетеропереходом р-Сне — п-С65, при создании которых эпитаксиальный слой Сг)Те осаждается на монокристаллическую подложку из С68 (служащую оптическим окном) газотранспортным методом в квазизамкнутом объеме, имеют напряжение холостого хода 0,61 В, коэффициент собирания носителей 0,85 и КПД 4,0%.
Далее будут рассмотрены процесс изготовления и фотоэлектрические характеристики различных тонкопленочных солнечных элементов на основе С6Те. 7.3.! Процесс изготовления Тонкопленочные солнечные элементы на основе СЙТе создают с помощью различных методов в следующих сочетаниях: трафаретная печать и окунание [26, 27], газотранспортное осаждение и окунание [28], обычное вакуумное и дискретное испарения «30], вакуумное испарение и окунание [31], а также осаждение из паровой фазы и вакуумное испарение [32] (во всех случаях метод, названный первым, применяется для осаждения слоя СЙТе, тогда как второй метод используется для получения другого полупроводникового слоя, образующего гетеропереход) Наиболее высоким КПД ( 8%) обладают элементы с гетеропереходом иа основе структуры р4.-СнзТе— и-С6Те — и-СЮ вЂ” 1пвОз — стекло [27], изготовляемые методом трафаретной печати в сочетании с окунанием.
Рассмотрим процесс их получения более подробно. Схема поперечного сечения солнечного элемента, создаваемого печатным методом, изображена на рис. 7.1, а. Подложкой служит пластина боросиликатного стекла (марки Согп!пв О!ааа 7059), покрытая прозрачным проводящим слоем 1пзО,. С использованием пасты, состоящей из С68, СдС1м ОаС!4 и пропиленгликоля, методом трафаретной печати в атмосфере 343 Новые типы солнечных элементов Изпсченне )н О мекке Сс(те ызос Кскюскю Б 100 й 60 н И 20 с) 0,45 Рис. 7.1. Конструкция и характеристики солнечных элементов на основе Со ре, изготовляемых метадон трафаретной печати 137]. а) схематическое изображение поперечного сечения эчемента; б) темновзя ()) и световая (2) вольт-амперные характеристики элемента плащаяью 0,36 см' (интенсивность изучения в условиях ЯМО— 140 мвт)смг)1 а) кривая зависимости коэффнниента собирания (7 носителей заряла от планы волны света Л.
0,55 0,65 0,75 0,65 Л, икм 6 азота при температуре около 630'С на подложку наносят пленку С(]Б толщиной 20 мкм с удельным сопротивлением 0,2 Ом см. Далее таким же способом в атмосфере азота при температуре 800... 800'С, применяя пасту на основе С(]Те, легированного индием, С(]С]2 и пропиленгликоля, получают слой п-С(]Те толщиной 10 мкм с удельным сопротивлением 0,1...
1 Ом см, Погружая образец на несколько секунд в горячий раствор, содержащий ионы меди, в поверхностной области С(]Те с помощью реакции замещения формируют слой ре-СпзТе. И наконец, элементы отжигают при температуре 200'С в течение 10 мии, а затем для получения контакта к слою СциТе печатным методом наносят пасту на основе Аи, а на поверхности С(]Ь создают паяный контакт из сплава 1п — Оа. В изготовляемых в настоящее время солнечных элементах размером 4Х4 см, которые впоследствии используются для сборки модулей мощностью 1 Вт (каждый модуль состоит из 28 единичных элементов), пленку из дорогостоящего материала 1п206 заменяют слоем С(]8 с низким удельным сопротивлением, а пленку СпзТе — более стабильным контактным слоем из графита (эти слои получают печатным методом).
Кроме того, вместо и-С(]Те создают нелегированпый сравнительно высокоомный слой р-С(]Те, поскольку в такой структуре фотоэффект наблюдается не на переходе р-СпзТе — п-С(]Те, а на границе раздела и-С(]8— р-С(]Те. Глава 7 7.3.2 Фотоэлектрические характеристики Первые тонкопленочные элементы с гомогенным переходом в СбТе, изготовленные Водаковым и др. [33], при облучении солнечным светом обладали КПД 4 %. Дальнейшие разработки [29] привели к повышению КПД до 6% (при интенсивности излучения 77,2 мВт/см') и получению У„=0,75 В, 7„=9,8 мА/см' и ГГ=0,63. Солнечные элементы с гетеропереходом СцвТе— СдТе, созданные Кузано [28], имели Рвв=0,7 В (при использовании монокристаллического теллурида кадмия) и $'„=0,5 В (при нанесении тонкой пленки СГ(Те).
Для тонкопленочных элементов характерны более высокие значения 7„, однако ГГ составляет 0,45...0,6, а КПД вЂ” 6% (у монокристаллических элементов ГГ=0,7 и КПД равен -7%). Крупные тонкопленочные солнечные элементы (площадью 50 см') имеют еще более низкие значения КПД (-5%), что обусловлено большим последовательным сопротивлением, уменьшающим коэффициент заполнения вольт-амперной характеристики. У тонкопленочных солнечных элементов со структурой Сн„Те — СЙТе, изготовленных Джасти и др.
[31], получены У„=0,6 В и т1=4,1%. Большое последовательное и малое шунтирующее сопротивления вызывают снижение ГГ. У разработанных Бонне и Рабенхорстом [32] термостойких тонкопленочных солнечных элементов на основе СдТе — С45 (стабильных при температурах, достигающих 200'С) при интенсивности излучения 50 мВт/смт 1'„= =0 5 В, 7„=15 мА/см', ГГ=О 45 и т1=5... 6%. Вольт-амперные характеристики рассмотренных в равд. 7.3.1 тонкопленочных солнечных элементов на основе СбТе, создаваемых методом трафаретной печати, изображены на рис. 7.1, б.
У элементов малой площади (0,21 смв) при интенсивности излучения 72 мВт/см' получены следующие значения выходных параметров: У,.=0,67 В, 7„=14,2 мА/см', ГГ=0,58 и т1=8,2%. Аналогичные элементы площадью 10 см' при замене пленки СнтТе контактным слоем графита имеют 1'„=0,73 В, =11,4 мА/см', ГГ=0,51 и т1=6,3% [26]. Модуль мощностью 1 Вт, состоящий из таких элементов, при интенсивности излучения 90 мВт/см' обладает следующими параметрами: =3,43 В, Хе=0,711 А, ГГ=-0,15 и т1=2,9 /в. Спектральная характеристика чувствительности тонкопленочного солнечного элемента на основе Сне, изготовленного печатным методом, с контактом из СнтТе показана на рис. 7.1, в. Кривая имеет четко выраженные области спада, соответствующие краям оптического поглощения Сд5 и СбТе (слой СнгТе нефотоактивен).
Аналогичные характеристики получены Кузано [28] при исследовании тонкопленочных элементов со структурой Сп„Те — СЙТе. В неопубликованных данных фирмы Кодаксодержится инфор- Новые типы солнечных элементов 345 10 мация о создании методом газо- транспортного осаждения в квази- замкнутом объеме тонкопленочных солнечных элементов на основе Сг)Ь вЂ” Сг(Те с КПД 10%.
т а б 7.3.3 Анализ характеристик перехода Рис мшчче Тонкопленочные солнечные элементы со структурой Сн,Те — Сс)Те, б изготовленные Кузано [281, обладают плохими выпрямляющими свойствами: их диодный коэффициент 2 составляет -2,7, а коэффициент вы- в прямления — лишь 1Оз. Диодные характеристики элементов на основе пленок СдТе, создаваемых методом трафаретной печати, не изуча- ЛИСЬ. ОдНаКО НЕКОтОрЫЕ СВЕдЕНИя рн . '2 Пр Ф ' р ред о расположении перехода н его и серы (2) в тонкопленочном ния концентрации теллура ()) электронных свойствах можно по- солнечном элементе на основе лучить из результатов исследования Сп,Те — СдТе — С65 после терэлементов методом рентгеновского мообработки в оптимальном микроанализа и измерения тока, р'жиме определенные методом рентгеновского микроаналнза наведенного электронным лучом (масштаб кривой 2 по оси ор- На рис.
7.2 изображены профили динат уменьшен в 3 раза); распределения концентрации теллу. штриховая линия — кривая расра и серы в солнечном элементе на прелеления тока, навеленного электронным лучом, по тол- основе Сц Те — Сне — Сг)8, полу шине элемента 1261. ченном печатным методом и подвергнутом термообработке, определенные методом рентгеновского микроанализа, а также кривая распределения по толщине элемента величины тока, наведенного' электронным лучом [261. Накаяма и др.
[26[, анализируя данные измерений тока, наведенного электронным лучом, приходят к выводу о том, что при оптимальном режиме термообработки электронно-дырочный переход у высокоэффективных элементов располагается на границе раздела Сг)Я и Сг)Те, так как в результате диффузии меди из СнзТе в и-Сг)Те образуется слой р-Сг)Те. При очень жестком режиме термообработки элементов медь проникает также н в слой Сг(8, что приводит к увеличению последовательного сопротивления и ухудшению выходных характеристик. При наличии у элементов со структурой Сг)Те — Сг)8, изготовляемых печатным методом, слоя графита термообработка не вызывает интенсивной диффузии акцепторной примеси в Сг)8, тогда как 34а Глава 7 вследствие диффузии меди в СИТе на ранее фотоэлектрически неактивной границе раздела СИТе — СИБ образуется разделяющий носители заряда электронно-дырочный переход р-СИТе— и-СИ5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
