WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 ||

покрытиями (устранение поглощения слоем CdS предОбсудим, наконец, коэффициент полезного действия ставляется пока нерешенной задачей). Как видно из тонкопленочной солнечной гетероструктуры CdS/CdTe, рисунка, при таких условиях напряжение холостого хода сопоставляя плотность тока короткого замыкания Jsc с составляет 1.05-1.25 В (фактор заполнения кривой J(V ) ее вольт-амперной характеристикой:

в четвертом квадранте находится в пределах 0.8-0.85).

W Имея зависимость плотности темнового тока от напряжения J(V ), несложно определить максимальную J(V ) =q U(x, V )dx - Jsc, (39) полезную электрическую мощность и, разделив ее на мощность полного солнечного облучения (96 мВт/смгде U(x, V ) — скорость генерации–рекомбинации для условий АМ1.5), найти внутренний коэффициент в обедненном слое, определяемая формулами полезного действия. Как видно из результатов расче(2)–(6), (8), (9). та коэффициента полезного действия, приведенных на Легируя надлежащим образом поглощающий слой рис. 14, b, при изменении концентрации нескомпенсиCdTe толщиной 3–5 мкм, вполне реально сделать его рованных акцепторов и времени жизни электронов в Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. Проблемы эффективности фотоэлектрического преобразования в тонкопленочных солнечных... слое CdTe эффективность гетероструктуры CdS/CdTe жизни носителей заряда (10-10-10-11 с), обусловленное изменяется в довольно широких пределах. Без антиотра- наличием в слое CdTe неконтролируемых примесей жающих покрытий, при обычно используемой толщине (дефектов). Уменьшив концентрацию примесей и дефекслоя CdS и времени жизни электронов 10-8-10-6 с тов, образующих глубокие уровни в запрещенной зоне, внешний коэффициент полезного действия солнечного и увеличив время жизни носителей до 10-7-10-6 с, элемента находится в пределах (20 ± 3)%, а устранение можно повысить коэффициент полезного действия фотооптических потерь позволяет увеличить коэффициент вольтаической структуры CdS/CdTe с антиотражающими полезного действия в 1.5 раза. покрытиями по крайней мере до 23–25%, что существенПолученные результаты приводят к выводу, что на- но выше уровня, достигнутого к настоящему времени.

блюдаемые более низкие значения коэффициента полез- Игнорирование упомянутого ранее варизонного слоя CdTexS1-x, образующегося при изготовлении или ного действия даже на низкоомном CdTe объясняются, последующей термической обработке на контакте вероятнее всего, малыми временами жизни носителей CdS/CdTe [4,5,8,38,39], не может, по-видимому, постазаряда в поглощающем слое. Избавившись от дефектов вить под сомнение сделанные выводы относительно преи примесей, вносящих глубокие уровни в запрещенную зону, можно увеличить время жизни неосновных носи- дельных значений плотности тока короткого замыкания и коэффициента полезного действия. Как следует из телей до 10-7 с и тем самым поднять коэффициент полезного действия солнечного элемента с антиотража- результатов, представленных на рис. 9, поверхностная рекомбинация проявляет себя только при низкой конценющими покрытиями до 22-23%, а при избавлении от трации нескомпенсированных акцепторов в слое CdTe, поглощения слоем CdS — до 30%. Если бы удалось а при Na - Nd > 1016 см-3 ее влияние практически увеличить время жизни носителей до 10-6 с (как в устраняется благодаря действию сильного электричемонокристаллах), эффективность солнечного элемента ского поля в барьерной области диодной структуры.

CdS/CdTe с антиотражающими покрытиями повысилась Создание варизонного слоя, таким образом, приводит к бы до 25%, а при избавлении от поглощения слоем положительному эффекту только в случае низких конCdS — приблизилась бы к 35%, что выше обычцентраций Na - Nd. В этом случае, однако, становятся но предсказываемого коэффициента полезного действия значительными потери, обусловленные рекомбинацией солнечного элемента на основе CdTe (28-30%).

в расширяющейся при уменьшении Na - Nd области пространственного заряда (см. рис. 12). В гетерострук7. Заключение туре CdS/CdTe с параметрами, обеспечивающими ее предельную эффективность как солнечного элемента, Представленные выше результаты выявляют важные варизонный слой CdTexS1-x особой роли не играет. При особенности процессов, происходящих в тонкопленочнизких Na - Nd, по-видимому, важнее „модификация“ ной гетероструктуре CdS/CdTe, и позволяют уточнить системы уровней в запрещенной зоне CdTe, приводящая некоторые требования, которые необходимо учитык увеличению времени жизни носителей, а значит — к вать в технологии изготовления солнечных элементов.

более эффективному собиранию заряда, как это наблю1) В структуре CdS/CdTe, обеспечивающей полное подается в диодах Шоттки на CdTe, где варизонный слой глощение излучения и исключающей в то же время вообще отсутствует [40].

электрические потери, энергия ионизации легирующей Автор считает своим приятным долгом выразить акцепторной примеси Ea в слое CdTe и степень ее комискреннюю благодарность Dr. X. Mathew, Centro de пенсации Nd/Na не должны превышать 0.1-0.15 эВ и Investigacion en Energia-UNAM, Mexico за предостав0.9-0.99 соответственно. 2) При увеличении концентраленные тонкопленочные гетероструктуры CdS/CdTe, ции нескомпенсированных акцепторов Na - Nd влияние В.М. Склярчуку за подготовку образцов для исследоповерхностной рекомбинации существенно ослабевает, а ваний, В.В. Мотущуку и Е.В. Грушко за проведенные при Na-Nd = 1016-1017 см-3 практически устраняется.

измерения, а также всем участникам исследования за 3) Рекомбинационными потерями в области пространполезное обсуждение работы.

ственного заряда можно пренебречь при концентрации нескомпенсированных акцепторов 1016 см-3 и времеСписок литературы ни жизни носителей 10-8 с. 4) Практически полное собирание заряда происходит, а плотность тока корот[1] Э.И. Адирович, Ю.М. Юабов, Г.Р. Ягудаев. ФТП, 3 (1), кого замыкания вплотную приближается к максимально (1969).

возможному значению (29.2 мА/см2 для полного облу[2] K.W. Mitchel, A.L. Fahrenbruch, R.H. Bube. J. Appl. Phys., чения АМ1.5) при условии, что время жизни носи48 (10), 4365 (1977).

телей 10-6 с и концентрация нескомпенсированных [3] J.G. Werthen, A.L. Fahrenbruch, R.H. Bube. J. Appl. Phys., акцепторов 1016-1017 см-3. 5) Оптические потери 54 (5), 2750 (1983).

на отражение в тонкопленочной структуре CdS/CdTe [4] Л.А. Косяченко, В.П. Махний, В.Е. Баранюк. Гелиотехнибез антиотражающих покрытий составляют 10–20%.

ка, 5, 17 (1988).

6) Главной причиной низкой эффективности исследу- [5] L.A. Kosyachenko, V.P. Makhniy. J. Cryst. Growth, 110, емых гетероструктур CdS/CdTe является малое время (1991).

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып. 746 Л.А. Косяченко [6] J. Britt, C. Ferekides. Appl. Phys. Lett., 62 (22), 2851 (1993). [35] K. Hecht. Zeits. Phys., 77, 235 (1932).

[7] D.P. Holliday, J.M. Eggleston, K. Durose. J. Cryst. Growth, [36] S.O. Kasap. Optoelectronics and Photonics: Principles and 186, 543 (1998). Practices (Prentice Hall, N.J., 2001).

[8] A. Hanafusa, T. Aramoto, M. Tsuji, T. Yamamoto, T. Nishio, [37] Standard Tables for Reference Solar Spectral Irradiance at P. Veluchamy, H. Higuchi, S. Kumasawa, S. Shibutani, Air Mass 1.5. International Organization for StandardizaJ. Nakajima, T. Arita, H. Ohyama, T. Hibino, K. Omura. Sol. tion (ISO). www.iso.ch.

Energy Mater. & Solar Cells, 67, 21 (2001). [38] K. Durose, P.R. Edwards, D.P. Holliday. J. Cryst. Growth, 197, [9] С. Зи. Физика полупроводниковых приборов (М., Мир, 733 (1999).

1984). [S.M. Sze. Physics of Semiconductor Devices (Wiley, [39] B.T. Boyko, G.S. Khrypunov, O.P. Chernykh. Functional N.Y., 1981)]. Mater., 7, 406 (2000).

[10] T. Toshifumi, S. Adachi, H. Nakanishi, K. Ohtsuka. Jap. [40] P.K. Raychaudhuri. J. Appl. Phys., 62, 2025 (1987).

J. Appl. Phys., 32, 3496 (1993).

Редактор Л.В. Шаронова [11] А. Фаренбрух, Р. Бьюб. Солнечные элементы. Теория и эксперимент (М., Энергоатомиздат, 1987).

Problems of photoelectric conversion [A.L. Fahrenbruch, R.H. Bube. Fundamentals of Solar Cells.

Solar Energy Conversion (Academic Press, N.Y., 1983)].

in thin-film CdS/CdTe devices [12] R.W. Birkmire, E. Eser. Ann. Rev. Mater. Sci., 27, 625 (1997).

L.A. Kosyachenko [13] K. Durose, P.R. Edwards, D.P. Halliday. J. Cryst. Growth, 197, 733 (1999).

Chernovtsy National University, [14] I. Kaur, D.K. Pandua, K.L. Chopra. J. Electrochem. Soc., 58012 Chernovtsy, Ukraine 127 (4), 943 (1980).

[15] N. Romeo, A. Bosio, R. Tedeschi, A. Romeo, V. Canevari.

Abstract

We summarize the literature data and report new Sol. Energy Mater. & Solar Cells, 58, 209 (1999).

results of studying the photoelectric energy conversion in thin[16] G. Agostinelli, D.L. Batzner, M. Burgelma. Thin Sol. Films, 431–432, 407 (2003). film CdS/CdTe solar cells. The requirements imposed on the [17] L.A. Kosyachenko, O.L. Maslyanchuk, V.V. Motushchuk, device characteristics for minimization of both the electrical V.M. Sklyarchuk. Sol. Energy Mater. & Solar Cells, 82, (1-2), losses and ensuring the effective absorption of solar radiation 65 (2004).

in the active region of the diode structure are discussed and [18] Л.А. Косяченко, X. Mathew, В.В. Мотущук, В.М. Склярчук.

specified. It is shown to which extent an incomplete collection ФТП, 39 (5), 569 (2005).

of the photogenerated carriers is determined by recombination at [19] J. Fritsche, D. Kraft, A. Thien, T. Mayer, A. Klein, the CdS/CdTe interface and in the depletion layer (space-charge W. Jaegermann. Thin Sol. Films, 403–404, 252 (2002).

region). The former is investigated on the base of the continuity [20] C. Sah, R. Noyce, W. Shokley. Proc. IRE, 45, 1228 (1957).

equation with account made for surface recombination and the [21] Л.А. Косяченко, В.П. Махний, И.В. Потыкевич. УФЖ, latter — from the Hecht equation. A comparison of the computed 22 (3), 476 (1977).

results with the experimental data shows that, in general, both [22] Г.Е. Пикус. Основы теории полупроводниковых прибоtypes of recombination losses are essential but can be practically ров (М., Наука, 1965) с. 189.

[23] D.M. Hofmann, W. Stadler, P. Chrismann, B.K. Meyer. Nucl. eliminated with a choose of the appropriate barrier structure and Instrum. Meth., A380, 117 (1996).

material parameters. The limiting values of the short circuit current [24] M. Zha, E. Gombia, F. Bissoli, A. Zappettini, L. Zanotti. Phys.

and the efficiency of CdS/CdTe solar cell are also discussed.

Status Solidi B, 229, 15 (2002).

[25] X. Mathew. Sol. Energy Mater. & Solar Cells, 76, 225 (2003).

[26] Л.А. Косяченко, А.В. Марков, Е.Л. Маслянчук, И.М. Раренко, В.М. Склярчук. ФТП, 37 (12), 1420 (2003).

[27] L.A. Kosyachenko, O.L. Maslyanchuk, I.M. Rarenko, V.M. Sklyarchuk. Phys. Status Solidi C, 1, 925 (2004).

[28] С.С. Девлин. В кн.: Физика и химия соединений AIIBVI, под ред. С.А. Медведева (М., Мир, 1970). [S.S. Devlin. In:

Physics and Chemistry of II–VI Compounds, ed. by M. Aven, J.S. Prener (North-Holland Publishing Company, N.Y., 1967)].

[29] I. Turkevych, R. Grill, J. Franc, E. Belas, P. Hoschl, P. Moravec. Semicond. Sci. Technol., 17, 1064 (2002).

[30] K. Seeger. Semiconductor Physics (Springer Verlag, N.Y., 1973).

[31] Дж. Блекмор. Статистика электронов в полупроводниках (М., Мир, 1964). [J.S. Blakemore. Semiconductor Statistics (Pergamon Press, Oxford, 1962)].

[32] M. Lavagna, J.P. Pique, Y. Marfaing. Sol. St. Electron., 20, (1977).

[33] L.A. Kosyachenko, V.M. Sklyarchuk, Ye.F. Sklyarchuk, K.S. Ulyanitsky. Semicond. Sci. Technol., 14, 373 (1999).

[34] W.W. Gartner. Phys. Rev., 116 (1), 84 (1959).

Физика и техника полупроводников, 2006, том 40, вып.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.