LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Фізичні властивості кремнієвих фотоперетворювачів з вбудованими дельта- та псі- шарами

Київський національний університет імені Тараса Шевченка





Козинець Олексій Володимирович


УДК 621.383





ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КРЕМНІЄВИХ ФОТОПЕРЕТВОРЮВАЧІВ З ВБУДОВАНИМИ ДЕЛЬТА- ТА ПСІ- ШАРАМИ



01.04.10 – фізика напівпровідників і діелектриків








АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико-математичних наук
























Київ-2007


Дисертацією є рукопис.




Робота виконана на кафедрі напівпровідникової електроніки радіофізичного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка




Науковий керівник

доктор фізико-математичних наук, професор

Скришевський Валерій Антонович,

Київський національний університет імені Тараса Шевченка,

професор кафедри напівпровідникової електроніки.




Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник

Євтух Анатолій Антонович,

Інститут фізики напівпровідників НАН України,

провідний науковий співробітник;




кандидат фізико-математичних наук

Кондратенко Сергій Вікторович,

Київський національний університет імені Тараса Шевченка,

асистент кафедри оптики.




Захист відбудеться “24” вересня 2007 року о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.31 у Київському національному університеті імені Тараса Шевченка (03022, м. Київ, проспект Глушкова 2, корпус 5, радіофізичний факультет).




З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка ( м.Київ, вул. Володимирська, 58)




Автореферат розісланий “16”серпня 2007 року






Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Кельник О.І.


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Останнім часом проблема пошуку альтернативних джерел енергії набула особливої актуальності у зв’язку з неминучою вичерпністю традиційних джерел та рядом екологічних, соціальних, технічних проблем, які виникають при активному їх використанні. Цим обумовлена зацікавленість до прямого перетворення сонячної енергії в електричну. Виключну роль у сучасній промисловій фотовольтаїці відіграють кремнієві фотоперетворювачі на основі p-n переходу. Коефіцієнт корисної дії (ККД) лабораторного зразка на монокремнії обмежується на рівні 24%, а промислових зразків близько 16-20%, ціна одного Вата встановленої потужності складає близько 3 USD, середня окупність фотобатарей до 20 років. Тому основними завданнями є пошук методів здешевлення елемента та збільшення ККД промислових зразків.

Ефективність фотоперетворення сонячного елемента (СЕ) суттєво зменшується за рахунок: впливу послідовного та шунтуючого опору; наскрізного проходження квантів з енергією меншою ніж ширина забороненої зони, рекомбінації носіїв в об’ємі напівпровідника, в області просторового заряду та на межах поділу; відбиття від фронтальної поверхні (чи меж поділу); поглинання частини енергії в приповерхневому неактивному шарі; генерації лише однієї електронно-діркової пари внаслідок поглинання квантів з енергією більшою ніж ширина забороненої зони.

В структурі кремнієвого СЕ на основі дифузійного p-n переходу можна виділити ряд складових, оптимізація яких є предметом постійного наукового пошуку. Зменшення електричного опору металевої гребінки та зменшення оптичних втрат на відбивання та поглинання на лицьовій металізації досягається вибором відповідного типу металу, типу геометрії і товщини контакту, використанням багатошарової чи прихованої металізації. Оптичне пропускання всього елемента підвищують за рахунок антивідбиваючого шару, застосовуючи нові методи текстуризації фронтальної поверхні та багатошарові антивідбиваючі покриття. Рекомбінаційні втрати на поверхні емітера зменшують, використовуючи різноманітні пасивуючі покриття (SiO2), H+ пасивацію шару, польові ефекти для екранування центрів рекомбінації. Параметри області просторового заряду (висота бар’єра, рекомбінаційні властивості, механізми струмопереносу) визначаються параметрами p-бази та дифузійного n-емітера і тому як окремий структурний елемент спеціально не оптимізуються.

На момент виконання дисертаційної роботи була відома дуже невелика кількість робіт, в яких досліджені можливості покращання характеристик СЕ за рахунок створення умов для поглинання квантів з енергією 0.5-1.12 еВ. Не існувало ні теоретичних розрахунків, ні експерименту, що показували б, як за допомогою тонкого порівняно з шириною області просторового заряду широкозонного напівпровідника (д-шару) отримати покращання характеристик фотоперетворення елемента.

Останнім часом багато досліджень присвячено використанню поруватого кремнію (ПК, ш-шару) для створення СЕ. ПК характеризується низьким коефіцієнтом відбиття і, завдяки простій та дешевій технології створення, розглядався як ефективне антивідбиваюче покриття. Рекомбінаційні властивості шарів ПК, можливості використання цього матеріалу для пасивації поверхні досліджені на сьогоднішній день недостатньо. Цікавим видається вивчення можливості, як за умови такої пасивації, контролювати швидкість поверхневої рекомбінації на фронтальній та тильній поверхні елемента, використовуючи зовнішні впливи чи додаткову обробку ( вбудова іонів Cs+, магнітне поле, адсорбція молекул). Дослідження рекомбінаційних явищ на межі поділу ПК-Si дозволяє краще зрозуміти фізику генераційно-рекомбінаційних процесів та механізми транспорту носіїв заряду в гетероструктурах з ПК і може бути покладено в основу роботи нових функціональних елементів оптоелектроніки.

Зв’зок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційнаробота відповідає основним науковим напрямкам кафедри напівпровідникової електроніки радіофізичного факультету і виконувалася в рамках наступних тем:

- НДР КНУ № держ. реєстрації 0197U003448Ф “Дослідження фізичних процесів в сенсорах на основі багатошарових контактних структур”, термін виконання 1997-2000р.;

- НДР КНУ № 01БФ052-07 “Дослідження генераційно-рекомбінаційних процесів та електронного транспорту в