1598005400-e4d976f05e65a6df0c91dae52ce6f965 (811206), страница 75
Текст из файла (страница 75)
Ток короткого замыкания и эффективность собирания носителей определяются исключительно объемными свойствами 1пР и окна нз С38 (43) и почти не зависят от свойств границы раздела. Диффузионная длина электронов в 1пР, найденная с помощью кривой спектральной чувствительности элементов, составляет — 1,3 мкм. При нанесении С65 на поверхности подложек из 1пР, параллельные плоскостям (100) и (110), элементы оо.тадают по существу аналогичными характеристиками. В том случае, когда в процессе изготовления монокристаллических солнечных элементов на основе р-!пР— и-С65 слой Сг)5 выращивают на поверхности (111) 1пР методом химического осаждения из паровой фазы с использованием НвЬ (водород служит газом-носителем) при температуре источника 700'С и температуре подложки 620'С, КПД элементов с просветляющим покрытием из 5ГО в условиях АМ2 равен 15% (при отсутствии покрытия — 128%) (43), Р„=079 В, У„= = 18,7 мА/смв (без просветляющего покрытия — 16,0 мА/см') и РР=0,75.
В легированных кадмием кристаллах !пР концентрация дырок равна -2 1Он см ', а их подвижность -80 см'/(В с). В пленках С65 концентрация электронов составляет 2 10"... 10" см ' при их подвижности, изменяющейся в пределах 100... 150 смв/(В с). Предварительные ускоренные ресурсные испытания монокристаллических солнечных элементов на основе 1пР— С63 показали, что негерметизированные элементы не подвержены воздействию окружающей среды и что их характеристики ухудшаются при температурах более 400 'С. При температуре 485 'С свойства высокопроводящих пленок С35 не изменяются в течение месяца. Ито и Осава (44] сообщили о создании монокристаллических солнечных элементов на основе 1пР— С65 (без просветляющего покрытия) посредством нанесения слоя С65 на плоскость (111) 1пР методом химического осаждения из паровой фазы и о получении КПД 4,1 в/в.
Низкая чувствительность элементов в длинноволновой области спектра, вероятно, связана с образованием на границе раздела слоя (обнаруженного с помощью электронно-зондового микроанализатора), состоящего из смеси 1пР и СЙ5. Возможность получения высокоэффективных стабильных монокристаллических солнечных элементов на основе !пР— С65 стимулировала исследования тонкопленочных элементов аналогичного типа, которые будут рассмотрены в следующих разделах. 351 Новые типы солнечных элементов 7.6.1 Процесс изготовления Для изготовления тонкопленочных солнечных элементов на основе р-!пР— п-С65 применяют методы вакуумного испарения [45], химического осаждения из паровой фазы [43] и испарения в сочетании с химическим осаждением из паровой фазы [46, 47].
Элементы создают на подложках из молибдена [46, 47] и графита (без каких-либо покрытий [47] и со слоем ОаЛз р-типа проводимости толщиной 25 мкм, содержащим большое количество легирующей примеси — Хп [43]). Наиболее эффективные приборы [43] получают методом химического осаждения из паровой фазы при использовании графитовых подложек с покрытием из ОаАз. Подложка из графита эффективно отводит ток от слоя ОаАз, а на границе раздела СтаАз и 1пР образуется омический контакт с низким переходным сопротивлением. Элементы, создаваемые на подложках из молибдена и графита без слоя ОаАз, из-за низкого качества тыльного контакта имеют худшие характеристики [45, 47]. Процесс изготовления [43] обычных тонкопленочных солнечных элементов на основе 1пр — С45 с КПД, превышающим 5 э!в, включает нанесение на графитовую подложку со слоем СтаАз методом химического осаждения из паровой фазы (с применением РС1э) поликристаллического слоя 1пР толщиной 50 мкм [47], а затем пленки С65 (перенос Нэ5 осуществляется с помощью водорода).
Согласно результатам измерений вольт-фарадных характеристик, концентрация легирующей примеси в р-1пР равна 8,3 ° 10" см э. В пленках С85 содержится значительно большееколичествопримеси ( — 10'эсм э). Просветляющее покрытие из 510 получают посредством вакуумного испарения вещества при температуре подложки около !00'С. Контакт к пленке С85 осуществляется с помощью индия, наносимого из расплава. Контактная сетка на основе !п — Ап обеспечивает довольно высокое значение коэффициента заполнения вольт-амперной характеристики (-0,75). При осаждении 1пР методом вакуумного испарения образующиеся пленки представляют собой смесь двух фаз — индия и фосфора.
Пленки !пР с размером зерен более ! мкм [45], состоящие из одной фазы, могут быть получены при совместном испарении индия и фосфора из двух источников. 7.6.2 Фотоэлектрические характеристики Тонкопленочные солнечные элементы на основе !пР— С35 площадью 0,03 см', изготовляемые методом химического осаждения из паровой фазы [43], в условиях АМ2 обладают следующими характеристиками: 1'„,=0,40...0,46 В, 7„=13,3 мА/см' (у элементов с просветляющим покрытием из 810 У„= Главе 7 =15,4 мА/см') и ЕТ=0,68. Их КПД достигает 4,9%, а при наличии просветляющего покрытия — 5,7%. У элементов, создаваемых на молибденовых подложках с помощью химического осаждения 1пР из паровой фазы и вакуумного испарения С65 [46), в условиях АМ! КПД составляет 2,0% при 1~„= =0,37 В, 7„=18 мА/см' и БР=О,ЗО.
Характеристики элементов в значительной степени зависят от температуры подложки в процессе осаждения Сп5. Улучшению выходных параметров элементов способствует отжиг на воздухе при температуре 500'С в течение 10 мин. Причиной получения низких значений ГГ является образование выпрямляющего контакта на границе раздела 1пР— Мо, что приводит к появлению на графике световой вольт-амперной характеристики точки перегиба. Солнечные элементы на основе 1пР— Сг)5, изготовляемые на молибденовых подложках исключительно методом вакуумного испарения [45], также обладают высоким последовательным сопротивлением; их КПД составляет 2,1 % при Г,„=0,51 В и ГР=0,51, Более низкие значения РГ ( -0,31) элементов, создаваемых на графитовых подложках посредством химического осаждения из паровой фазы (1пР) в сочетании с вакуумным испарением (С68) [47[, обусловлены худшими характеристиками тыльного контакта.
Эти элементы в условиях АМ1 имеют т(=2 8% и 1'„=0,40 В. Шэй и др. [43) сообшают, что в условиях АМ2 ток короткого замыкания тонкопленочных солнечных элементов лишь на 18% ниже, чем у монокрнсталлических элементов, а абсолютные значения коэффициента собирания носителей заряда примерно одинаковы.
Авторы приходят к выводу о том, что даже в тонкопленочных элементах рекомбинация носителей на границе раздела не оказывает существенного влияния на эффективность нх собирания. Согласно оценкам, диффузионная длина неосновных носителей в слое 1пР тонкопленочных элементов составляет около 0,6 мкм. Спектральный диапазон чувствительности элементов выходит за границу, определяемую шириной запрещенной зоны массивных кристаллов 1пР, что свидетельствует о существовании хвостов энергетических зон в области границ зерен. При увеличении глубины проникновения хвостов состояний в запрещенную зону напряжение холостого хода понижается. По мнению авторов, наличие хвостов состояний, связанных с дефектами в области границ зерен, не оказывает отрицательного влияния на фототок, но из-за уменьшения напряжения КПД солнечных элементов снижается примерно в два раза.
Полагают, что при повышении качества слоя 1пР КПД элементов увеличится. Результаты, полученные Казмерски и др. [45), отличаются от рассмотренных ранее. Снижение чувствительности изготовленных авторами методом вакуумного испарения тонкопленоч- 353 Новые типы солнечных элементов ных солнечных элементов в ко- а— ротковолновой области спектра вызвано поглощением излучения в слое Сс)5, тогда как положение границы чувстви- тельности в длинноволновои области соответствует краю ол поглощения 1пР. Элементы не обладают чувствительностью к излучению с энергией, меньшей ширины запрещенной зоны 1пР (см.
рис. 7.3). Более 0 НИЗКИЕ ЗНаЧЕНИя КОЭффнцн- а,а О,а а,а 1,Е Л, км ента собирания носителей заряда, чем у монокристалличе- Рис. 7.8. Кривые зависимостей коских элементов, обусловли- эффиниента собирания О носителей вают меньшиЙ ток короткого заряда в тонкопленочных солнечных элементах на основе !пР— Спо от зайуыкания, Понинсениая эф- длины волны света 2 фЕКТИВНОСТЬ СобИраНИИ НОСИ 1 — монокристаллический злемеит, изго- ТЕЛЕЙ СияэаНа С ИХ РЕКОМбИ- товлеияый исключительно методом хими- ческого осаждения из паровой фазы 143И нацией внутри пленки 1пР, со- 2 — слой 1пр нанесен методом хнмиче.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
