Главная > Разное > Солнечные элементы: Теория и эксперимент
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

3.2.3. Физические явления, обусловливающие последовательное и шунтирующее сопротивления

Вклады объемных сопротивлений легированного слоя и базовой области в определяются геометрическими параметрами солнечных элементов. Так, потери мощности в тонком фронтальном слое (где линии тока направлены вдоль поверхности прибора) будут несущественны при условии, что его удельное сопротивление , тогда как в базовой области, где ток течет перпендикулярно поверхности, достаточным условием для сведения потерь к минимуму является . Поскольку в некоторых случаях тонкие фронтальные слои солнечных элементов с гетеропереходами представляют собой поликристаллы, подвижность носителей в них ограничена рассеянием на границах зерен и для удельного сопротивления может быть характерна высокая степень анизотропии. В зтих случаях необходимо создавать либо очень высокую концентрацию носителей заряда, либо наносить слой прозрачного проводящего окна. Более подробно данный вопрос рассмотрен в гл. 6.

Учет влияния внутренних изолирующих слоев в солнечном элементе (таких, как обедненные слои или слой диэлектрика в -структуре) на последовательное сопротивление оказывается более сложным. Если

Рис. 3.17. Энергетическая зонная диаграмма солнечного элемента (в), влияние нелинейного сопротивления контакта на его вольт-амперные характеристики . Штриховые линии - вольт-амперная характеристика неомического контакта и результирующие выходные характеристики элемента

толщина этого слоя меньше диффузионной длины носителей заряда, меняющейся под воздействием локального электрического поля (1.5.1), то сопротивление по существу равно нулю. При толщине -слоя, значительно большей при токе, ограниченном процессами, протекающими в области пространственного заряда, и в случае высоких инжекционных токов сопротивление становится нелинейным и наблюдается зависимость [Rose, 1964].

При высоких коэффициентах концентрации солнечного излучения фотогенерированные носители заряда могут модулировать проводимость по мере того, как под действием света возрастает концентрация как неосновных, так и основных носителей . При этих условиях большему фототоку отвечает более высокая концентрация основных носителей заряда; независимо от значения падение напряжения на солнечном элементе не превышает нескольких

Если полосы контактной сетки на поверхности фронтального слоя элемента удалены друг от друга на меньшее расстояние, чем диффузионная длина основных носителей заряда, то процесс их переноса регулируется диффузией, а не дрейфом в электрическом поле, и порядок падения напряжения между полосами сетки равен к Т.

Контактное сопротивление является, вероятно, существенной составляющей в экспериментальных солнечных элементах. Большинство омических контактов представляет собой в действительности неидеальные диоды Шоттки с нелинейными характеристиками. Рисунок 3.17 иллюстрирует влияние таких «квазиомических» контактов на темновую и световую характеристики элемента. Как видно, «прямая» характеристика контакта накладывается на световую характеристику элемента, отвечающую режиму генерации энергии. Теория омических контактов рассмотрена кратко в 2.8.

Контактное сопротивление можно измерить, применяя различные электрические схемы [Berger, 1972; Сох, Strack, 1967].

Сущность одного из методов измерений — трехзондового — поясняет рис. 3.18. Через контакт 3, соединенный с вольтметром, который обладает большим полным сопротивлением, протекает очень малый ток, и поэтому падение напряжения на нем пренебрежимо мало; контакт 3 чувствителен к потенциалу внутри полупроводника. Варьируя ток, проходящий

Рис. 3.18. Схема для измерения сопротивления контактов () трехзондовый методом (а) и измеряемая вольт-амперная характеристика (б). Для нахождения в рабочей точке удобно определять котангенс угла наклона секущей, проведенной через точку например, в условиях поскольку

через контакты 2 (а также 2) и 1, можно измерить вольт-амперную характеристику 2 и 2 и контактное сопротивление . Интерпретация подобных данных требует критического анализа, поскольку после осуществления определенных операций по созданию контактов на поверхности полупроводника может остаться тонкий слой сильно проводящего материала, который по существу вызовет закорачивание 2 и 3, что приведет к получению очень низких значений

Согласно определению удельное сопротивление контакта

где с — площадь контакта. В большинстве случаев контакты не обладают хорошими омическими свойствами, и поэтому ). Поскольку нас интересует падение напряжения в рабочем режиме, удобно рассматривать эффективное удельное сопротивление контакта

где — плотность тока, соответствующая максимальной мощности при определенной степени концентрации солнечного излучения

При пренебрежимо малых омических потерях мощности удельное сопротивление контакта под полосами фронтальной сетки, как правило, не должно превышать в условиях при -ном затенении поверхности контактной сеткой, тогда как для тыльного контакта большой площади требуется выполнения условия .

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление