1598005400-e4d976f05e65a6df0c91dae52ce6f965 (811206), страница 76
Текст из файла (страница 76)
дсржащЕй бОЛЬШОЕ КОЛиг1Е ского осаждения нз паровой фазы, слой Саэ — с помощью вакуумного испарения СТВО ДЕфЕКтОВ, И На ГРаНИцаХ ~4ан З вЂ” ело«ЫР н Ссз у~е~ы зерен. В тонкопленочных солнечных элементах, созданных Сайто и др. [46) на молибденовых подложках методом химического осаждения из паровой фазы 11пР) в сочетании с вакуумным испарением (Сд3), коэффициент собирания носителей в спектральном диапазоне от 0,6 до 0,7 мкм составляет около 0,7. Определенное авторами значение диффузионной длиныэлектронов в пленках р-1пР равно 0,2 мкм.
Столь малая диффузионная длина носителей заряда и является причиной низких значений коэффициента собирания в длинноволновой области спектра 1см. рис. 7.3). Согласно данным Казмерски и др. 145), при отсутствии освещения зависимость тока от напряжения является экспонеициальной. Диодный коэффициент равен 2,34, что свидетельствует о существовании генерационно-рекомбинационного механизма протекания тока.
Сайго и др. 146) также изготовили на молибденовых подложках тонкопленочные солнечные элементы на основе слоев 1пР и СикБе, получаемых методами химического осаждения из паровой фазы и вакуумного испарения соответственно. В условиях АМ1 элементы имеют КПД 1,7 о7о при Р„=0,47 В, Уа„=11 мА/смз и БР=034. При длине волны света 065 мкм коэффициент собирания носителей заряда равен 0,40. Анализ спектральной характеристики чувствительности показывает, что 1х заказ уй 1оаэ 354 Глава 7 вклад в фототок дают лишь те носители заряда, которые гене- рируются светом в обедненном слое. 7.7 Селенид меди и индия (Сц!пЯез) ГСеленид меди и индия обладает чрезвычайно благоприятными свойствами как материал для создания фотоэлектрических преобразователей с гетеропереходом.
Поглощение света в этом полупроводнике сопровождается прямыми оптическими переходами, что позволяет ввести менее жесткие требования к величине диффузионной длины неосновных носителей заряда. Сц1п5ез легко получить в виде пленок как пь так и р-типов проводимости, поэтому на основе данного материала могут быть созданы элементы с гомогенным и гетерогенным переходами. Ширина запрещенной зоны Сн1п8ез (1,04 эВ) близка к оптимальной для преобразования солнечного излучения в наземных условиях. Поскольку степень несоответствия параметров кристаллических решеток Сц1п5ез (структура халькопнрита) и Сп8 (гексагонзльная структура) составляет лишь 1,2%, Сн1п5ез и СГ(Я образуют идеальный гетеропереход.
Значения энергий сродства к электрону этих материалов приблизительно равны между собой, поэтому иа границе раздела отсутствует пик в зоне проводимости. Возможность получения высокоэффективных приборов на основе гетероперехода Сц1п8ез — С85 реализована при создании монокрнсталлическнх элементов [48 †5 При интенсивности излучения 92 мВт/см' КПД солнечных элементов площадью 0,79 мм' составляет 12%, Р.в=0,5 В, 7„=38 мА/см' и ГГ=0,50. Г!ри изготовлении элементов на химически полированную монокристаллическую подложку из р-Сц1п5ез наносят слой и-С85 толщиной 5...
10 мкм с использованием коакснального изотермического двухкамерного испарителя, содержащего СГ) и 5. Осаждение осуществляют со скоростью около 0,15 мкм/мни при температуре испарителя 350'С и температуре подложки в пределах 130...210'С. Просветляющим покрытием служит получаемый методом вакуумного испарения слой 810. В интервале длин волн 0,55...1,25 мкм спектральное распределение коэффициента собирания однородно и его значения составляют 0,7...0,8. Границы спектрального диапазона чувствительности элементов в коротковолновой и длннноволновой областях соответствуют краям поглощения СГ(8 и Сн!п5еь Солне чные элементы большей площади обладают пониженным КПД, поскольку из-за наличия микротрещин в кристаллах Сп!пЯеа напряжение холостого хода уменьшается.
После того как были получены пленки селенида меди и индия [51, 52], появилась возможность создания исключительно 355 Новые типы солнечныв элементов методом вакуумного испарения тонкопленочных солнечных элементов с гетеропереходом п-Сц1п5е,— и-Сд5. Рассмотрим эти элементы более подробно. 7.7.! Процесс изготовления На основе р-Сц1п5еэ — л-Сд5 создают тонкопленочные солнечные элементы на металлизированных подложках фронтально-барьерной (элемент освещается со стороны слоя Сц1пЬгэ) или тыльно-барьерной (освещение со стороны С88) конструкций ) [53).
При изготовлении фронтально-барьерного элемента слой С45 толщиной 6...8 мкм наносят методом вакуумного испарения на подложку, нагретую до температуры 500 К. Образец извлекают из вакуумной камеры, и поверхность Сг)5 подвеРгают кРатковРеменномУ тРавлению в 10 о)е-ном Растворе НС1. Затем при температуре подложки 525 К с помощью вакуумного испарения (применяется испаритель, состоящий из двух лодочек, наполняемых Сц(пЬеэ и Бе) выращивают тонкий (толщиной 0,25...0,5 мкм) слой р-Сц!п5еь Регулируя количество цспаряемого селеиа, изменяют тип проводимости пленок. Травление в НС! необходимо для сенсибилизации структуры.
Размер зерен в пленках обоих полупроводников составляет 0,8...1,2 мкм. Другой способ изготовления элементов заключается в том, что все входящие в их состав алои осаждают методом вакуумного испарения в едином цикле, без разгерметизации системы. При создании тыльно-барьерных элементов пленку р-Сц(п5е, наносят на подложку с покрытием из золота непосредственно перед получением слоя С85 (толщиной 5...
...6 мкм). Концентрация носителей заряда в пленках р-Сц!п5еэ составляет 3 10'в... 4 1О'в см-'. Преимущественное направление роста пленок совпадает с направлением (112>, при этом ось (221> структуры перпендикулярна плоскости подложки. Верхний сетчатый контакт создают из А! на поверхности Сд5 (в тыльно-барьериом элементе) или из пасты на основе Ац и Ад — на поверхности Сц!пЯеэ (во фронтально-барьерном элементе). Готовые солнечные элементы отжигают при температуре 450 К и давлении -13 Па в течение 15, 20 мин.
Их КПД пе превышает 5,7 в!в. Недавно Балдхаупт и др. (54) сообщили о создании тыльнобарьерных солнечных элементов (с просветляющим покрытием) площадью ! см' на основе л-С65 — р-Сц!п5ет с переменным уровнем легировання, КПД которых в условиях АМ! достигает 9,53 оа. Схема конструкции элемента такого типа изображена на рис. 7.4. На подложку из оксида алюминия, покрытую слоем молибдена, методом вакуумного испарения (с использованием трех источников — Сц, 1п и Бе) наносят обогащенный медью слой Сц!пБеь При осаждении пленки !2» Глава 7 356 Кппппппмпп поппе пз Я1 Саз гп 1,5 — 5 0,5-1,5 1,5-5,0 С55 Сшп5ег Сп1п зег.'Сп Мп Ппдппчпп оп А1псп 0,5 — 1,5 Рнс. 7.4. Схема конструкции высокоэффективного тонкопленочного солнеч- ного элемента на основе р-Сп1поеп — и-СпБ с переменным уровнем легнро- ваннп !54 !.
Сс)8 легирующей примесью служит индий. Верхний контакт представляет собой алюминиевую сетку. В качестве просветляющего покрытия применяется пленка 5!О„. Термообработка элементов осуществляется при температуре 200'С в атмосфере нодорода и аргона. Тонкопленочные солнечные элементы на основе Сн!п8еа— Сг)8 изготовляют также и методом пульверизации с последующим пнролизом [55) или посредством ионного распыления в сочетании с вакуумным испарением !56]. КПД этих элементов, как правило, не превышает 2 %. 7.7.2 Фотоэлектрические характеристики Вольт-амперная характеристика высокоэффективного тонкопленочного солнечного элемента тыльно-барьерной конструкции площадью 1 см' на основе р+-Сн!п5еа1Сн — р-Сн1п5еа— и-Сд5 — л+-СЮ: 1п с просветляющим покрытием показана на рнс.
7.5. При освещении имитатором солнечного излучения, воспроизводящим условия АМ! (интенсивность света— 1О!.5 мВт/см'), солнечные элементы имеют следующие выходные параметры: при отсутствии просветляющего покрытия !гпп=-0,396 В, У,с=35 мА/сма, гг=0,64 и т1=8,72%; при использовании просветляющего покрытия из 510„— )7„=.0,396 В, 7„=39 мА/см', РГ=0,63 и э!=9,53 010. Казмерскн и др. !53) получили фронтально-барьерные элементы на основе Сн)п5еа — Сг)8 (в едином технологическом цикле) с КПД 4,4 % Солнечные элементы, у которых слой Сд8 подвергается химическому травлению, имеют более низкий КПД (2,46%), вероятно, вследствие повьппенного последовательно1о сопротивления, обусловленного загрязнением поверхности (и появлением на ней уровней энергетических состояний) в процессе травления и выдержки на воздухе. При интенсивности излучения !00 мВт/см' выходные параметры солнечных Новые типы солнечных элементов 357 элементов площадью 1,2 смз равны: К„=0,41 В, У„= =19,9 мА/см' и РР=0,5 (при изготовлении в едином цикле) и К„=0,34 В, У„=12 мА/смз и 00 РР=0,36 (при осуществлении травления слоя Сд5).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
