LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

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

напівпровідниках та напівпровідникових структурах як основи для створення елементної бази новітніх засобів комплексної автоматизації та інформатизації, дослідження властивостей інформаційних середовищ і полів та їх практичного застосування“, термін виконання 2001-2005 р.;

- НДР 06БФ052-02 “Фізичні основи елементної бази та ефекти взаємодії випромінювання з речовиною для розвитку новітніх технологій інформатизації “, термін виконання 2006-2010 р.;

- НДР Міннауки України 04.07/01051 “Створення промислової технології випуску фотоелектричних батарей та технічних засобів для прямого перетворення сонячної енергії в електрику”, 1997-2000 р.;

- НДР Міннауки України ДП/40-2003 “Створення науково-технічних засобів, оцінка вітчизняного потенціалу для ефективного перетворення сонячної енергії та її використання в народному господарстві та побуті”, 2003-2006 р.

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є:

- визначити вплив параметрів, вбудованих в область просторового заряду д-шарів, на ККД та механізми струмопереносу в кремнієвих СЕ;

- визначити роль межі поділу ПК-кремній у рекомбінаційних процесах в кремнієвих СЕ;

- встановити можливість керування рекомбінаційними та транспортними ефектами на межі поділу ПК-кремній за допомогою зовнішніх впливів;

- розглянути можливість створення нових функціональних елементів електроніки на основі фоточутливих структур ПК-кремній .

Для досягнення мети вирішувалися такі завдання:

- визначення впливу енергетичних характеристик та геометрії д-шарів, вбудованих в область просторового заряду p-n переходу, на процеси темнового та фото струмопереносу в n-p переході і на параметри фотоперетворення в СЕ з n-p переходом;

- визначення рекомбінаційних характеристик межі поділу ПК-кремній і можливість їх керування зовнішніми діями (магнітне поле, адсорбція молекул, пасивація іонами Cs+ ).

Об’єкт дослідження - кремнієвий n-p перехід, в якому може відбуватися домішковий фотовольтаїчний ефект, n-p перехід з шаром ПК та гетероструктури типу ПК-кремній.

Предмет дослідження - рекомбінаційні процеси на межі поділу ПК-кремній, процеси струмопереносу в кремнієвому n-p переході з вбудованим д-шаром.

Для розв’язання цих задач були залучені такі методи дослідження:

- теоретичний розрахунок вольт-амперних характеристик (ВАХ) n-p переходу з д-шаром на основі аналітичного розв’язку дифузійно-дрейфових рівнянь з відповідними крайовим умовами - для оцінки змінии ККД кремнієвого СЕ;

- чисельне моделювання процесів у СЕ з використанням пакету PC-1D - для отримання фотовольтаїчних характеристик структур з ПК;

- вимірювання вольт-фарадних характеристик, світлових та темнових ВАХ - для дослідження контактних явищ та випростуючих властивостей гетероструктур з ПК;

- вимірювання фотопровідності та фотоелектрорушійної сили (в тому числі і в різних атмосферах), вимірювання фоточутливості в магнітному полі - для дослідження механізмів формування фоточутливості та впливу рекомбінації на межі поділу на фотоефекти в гетероструктурах з ПК;

- вимірювання координатного розподілу фоточутливості методом LBIC (фотострум, наведений лазерним променем у певній точці поверхні структури) - для візуалізації неоднорідностей області формування сигналу фоточутливості.

Наукова новизна одержаних результатів

1. Уперше теоретично визначено вплив параметрів д-шарів (висота потенціального бар’єра, геометрія), вбудованих в область просторового заряду, на струмоперенос у n+-p кремнієвих СЕ для різних механізмів (для переважного тунельного, надбар’єрного, через локальні рівні) для темнових і для фотоносіїв. Проведена оцінка зміни ефективності фотоперетворення в таких елементах з врахуванням додаткового інфрачервоного поглинання в д-шарі, зміни темнового та фотоструму при різних параметрах д-шару.

2. Уперше досліджено вплив магнітного поля на процеси струмозбирання в структурах з гетерошарами ПК- кремній.

3. Досліджено вплив фронтальної та тильної адсорбції (молекул H2O, органічних речовин) на фотоелектричне перетворення в кремнієвих фотоприймачах з p-n переходом та фотопровідність кремнієвих гетероструктур з шарами ПК.

4. Уперше досліджено вплив Cs+ пасивації на фронтальну рекомбінацію в гетероструктурах ПК-кремній.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що:

1. Теоретично визначені параметри вбудованого д-шару (висота потенціального бар’єра, положення в області просторового заряду), які можуть у випадку практичної реалізації елемента забезпечити зростання ефективності фотоперетворення (1-2%);

2. Досліджено вплив газової адсорбції та магнітного поля на рекомбінаційні характеристики фронтальних та тильних шарів ПК у гетероструктурах ПК-кремній, що може використовуватись при створенні функціональних приладів оптоелектроніки;

3. Запропоновано новий СЕ з індукованим, внаслідок введення в ПК іонів Cs+, бар’єром.

Особистий внесок здобувача полягає в проведенні експериментів по дослідженню керуванням рекомбінаційними властивостями структур з гетеропереходом ПК-кремній [1-5,8-11,13], дослідженні розподілу наведеного фотоструму в структурах з ПК [2,3,8,11,12,14], дослідженні фотовольтаїчного ефекту в структурах метал-надтонкий шар ПК-кремній [16], моделюванні фотовольтаїчних характеристик досліджуваних структур за допомогою пакету PC1D [2,5,8,12], теоретичному розрахунку ВАХ n-p переходів з д-шаром в області просторового заряду [6,7,15], участі в розробці моделі кремнієвого фотоперетворювача з д-шаром , в обговоренні та аналізі результатів.


Апробація результатів дисертації.

Матеріали дисертаційної роботи доповідалися на 1-ому Українсько-польському семінарі “New Photovoltaic Materials for Solar Cells” (м. Краків, 1996 рік); “2-World сonference and еxhibition on photovoltaic solar energy convertion” (м. Відень, 1998 рік); на конференції “17 European photovoltaic solar energy conference” (м. Мюнхен, 2001рік); на конференції “1-а Українська наукова конференція з фізики напівпровідників УНКФН-1 ” (м. Одеса, 2002 рік); на конференції “Матеріали електронної техніки та сучасні інформаційні технології МЕТІТ 1” (Кременчуг, 2004 рік); на конференції “Physics Chemistry and Engineering of Solar Cells” (Badajoz, Іспанія, 2004 рік); на 1-ому Українсько-корейському семінарі “Nanophotonic and Nanophysics” (м. Київ, 2005 рік); на міжнародній конференції “Functional Materials ICFM-2005” (м. Партеніт, 2005 рік), на 2-ій Міжнародній науково-технічній конференції “ Сенсорна електроніка та мікросистемні технології СЕМСТ-2 ” (Одеса, 2006 рік).

Публікації. Результати роботи викладені в 16 друкованих роботах, серед яких 7 статей та 1 збірник наукових праць.

Структура та обсяг роботи.