Плотности лучистого

Легирование, применяемое для управления свойствами кристаллических полупроводников, в этом случае оказывается полностью-неэффективным. Действительно, плотность состояний донорных (или акцепторных) уровней, возникающих в запрещенной зоне полупроводника при его легировании примесью, остается много меньше плотности локализованных состояний, обусловленных дефектами. Поэтому донорные (акцепторные) уровни не оказывают серьезного влияния на свойства некристаллического материала.

Распределения плотности состояний в пленках аморфного кремния, не содержащих (a-Si) и содержащих (a-Si : Н) водород, показаны на 5, в. Сравнивая этот рисунок с 4, г, можно увидеть, что даже в аморфном кремнии, содержащем водород, хвосты валентной зоны, зоны проводимости, а также зона разрешенных состояний в середине запрещенной зоны перекрывают друг друга, образуя непрерывное по энергии распределение локализованных состояний в запрещенной зоне. Однако плотность этих состояний во много раз меньше плотности локализованных состояний аморфного кремния, не содержащего водород. В аморфном кремнии, содержащем водород, плотность состояний примесных (донорных или акцепторных) уровней в запрещенной зоне выше, чем обусловленных дефектами. В этом случае электрофизические свойства пленок аморфного кремния определяются видом и количеством введенной примеси.

В гл. 3 дается обзор новых методов исследования структуры, электрофизических и оптических свойств пленок аморфного кремния и родственных материалов. Проведенные измерения статических параметров материалов (коэффициента оптического поглощения, электропроводности по постоянному току, плотности локализованных состояний) и динамических параметров (диффузионной длины носителей заряда L, подвижности ц, скорости поверхностной рекомбинации х) оказываются полезными и для исследования совершенных монокристаллов.

работах [124] [ (2-4) • 1СГ5см2/(В-с)], [126] (1 • 1СГ3см2/(В-с)] по порядку величины сравнимы со значением, полученным для TP-a-Si:H в [123] [ (2—5) 105см2/(В-с)). Опубликованные значения энергии активации подвижности дырок составляет 0,2 [124], 0,4 [126] и 0,45 эВ [123] (табл. 2.4.2). Совпадение значений подвижности при дисперсионном переносе дырок в пленках TP-a-Si:H [123] и PP-a-Si:H [124] свидетельствует о том, что процесс гидрогенизации a-Si не приводит к однозначному снижению плотности локализованных состояний вблизи потолка валентной зоны, а обусловливает существование сильных флуктуации концентрации водорода. Влияние таких флуктуации на свойства переноса в a-Si:H обсуждается в следующем разделе.

Эта модель по сути аналогична предложенной Танака [155] модели потенциала с двумя минимумами в основном состоянии. Однако в настоящей модели возбужденные носители релаксируют до состояния фотопотемнения через локализованные состояния вблизи середины запрещенной зоны. Кроме того, в настоящей модели не обязательно присутствие высокой плотности локализованных состояний [155], так как они не являются финальной стадией в процессе фотопотемнения.

где По и »i — концентрации носителей в "размытых" состояниях и в мелком локализованном состоянии соответственно; Р — вероятность повторного возбуждения на мелком локализованном состоянии; т\,т2 - времена релаксации при переходе с делокализованных состояний на мелкие и глубокие локализованные состояния соответственно. Вероятность Р зависит от температуры, тогда как т i и Г2 зависят преимущественно от плотности локализованных состояний. Расчетные кривые показана сплошными линиями на 3.6.9 при различных Р, когда TI = 100 пс и т2 = = 3,3 мкс; последние значения экспериментально оценивались из 3.6.10 и 3.6.8 соответственно. Расчетная кривая находится в удовлетворительном согласии с экспериментальными результатами для составляющих быстрого и медленного спада при^ = 1,2 • 1010 с"1. Вероятность Р выражается уравнением:

Распространенным методом понижения плотности локализованных состояний в пеевдозапрещенной зоне, аморфных полупроводников с тетраэдрическими связями служит добавление в газовую смесь, используемую при осаждении пленок, водоро-ца [1-2]. Известно, что электрическая активность свободных связей с помощью этого метода может быть снижена на несколько порядков. Предполагается при этом, что концентрация других дефектов, таких, например, как перестроенные слабые евязи, также снижается. Метод гидрогенизации успешно применяется для a-Si [1, 3-4), a-Ge [3-4, a-Ga As [5], a-SiC [6-10] и а-SiGe [11-22]. Однако результаты, полученные для a-Si : И и других гицрогенизированных материалов, количественно различаются.

В разделе 4.1 описаны недавние результаты по улучшению условий осаждения и оптоэлектронных свойств материала с узкой оптической шириной запрещенной зоны, такого как пленка a-SiGe. В данной работе представлены результаты, относящиеся к конструированию, производству н фотовольтаическим характеристикам элементов каскадного типа с применением пленок a-Si : Н н a-SiGe : Н. Рассмотрены некоторые аспекты их дальнейшего совершенствования, связанные с конструкцией элементов на улучшенных пленках. Выполнены теоретические расчеты, учитывающие влияние плотности локализованных состояний и прямого напряжения смещения на эффективность собирания носителей.

Благодаря присущей аморфному сплаву большой плотности локализованных состояний в контакте с монокристаллическим кремнием он может рассматриваться как металл Шоттки, обеспечивающий малую высоту барьеров для дырок. Это позволяет обеспечить быстродействие с малыми потерями как диодов с р-и-пере-ходом, так и диодов с-барьером Шоттки.

В гл. 3 дается обзор новых методов исследования структуры, электрофизических и оптических свойств пленок аморфного кремния и родственных материалов. Проведенные измерения статических параметров материалов (коэффициента оптического поглощения, электропроводности по постоянному току, плотности локализованных состояний) и динамических параметров (диффузионной длины носителей заряда L, подвижности ц, скорости поверхностной рекомбинации х) оказываются полезными и для исследования совершенных монокристаллов.

работах [124] [ (2-4) • 1СГ5см2/(В-с)], [126] (1 • 1СГ3см2/(В-с)] по порядку величины сравнимы со значением, полученным для TP-a-Si:H в [123] [ (2—5) 105см2/(В-с)). Опубликованные значения энергии активации подвижности дырок составляет 0,2 [124], 0,4 [126] и 0,45 эВ [123] (табл. 2.4.2). Совпадение значений подвижности при дисперсионном переносе дырок в пленках TP-a-Si:H [123] и PP-a-Si:H [124] свидетельствует о том, что процесс гидрогенизации a-Si не приводит к однозначному снижению плотности локализованных состояний вблизи потолка валентной зоны, а обусловливает существование сильных флуктуации концентрации водорода. Влияние таких флуктуации на свойства переноса в a-Si:H обсуждается в следующем разделе.

нагрузочной ВАХ. Этот вопрос имеет большое значение для СЭ, преобразующих сильноконцентрированное солнечное излучение. Здесь каждый СЭ работает чаще всего в паре с индивидуальным концентратором, формирующим круглое фокальное изображение Солнца с близким к осесимметричному распределением плотности лучистого потока. В этих условиях, как правило, центр СЭ освещен сильнее, чем

При повышении плотности лучистого потока возможно увеличение эффективного времени жизни и диффузионной длины ННЗ и как следствие этого суперлинейное увеличение фототока. В работе [20] экспериментально было показано, что за счет этого эффекта наблюдается суперлинейный рост фототока в интервале ЛГс=10—1000. При

Требования к распределению плотности сконцентрированного излучения существенно зависят от типа преобразователя, особенностей организации рабочих процессов в его элементах и их конструкции. В СФЭУ, содержащих множество последовательно и параллельно соединенных СЭ, которые должны работать в одинаковых условиях, с целью уменьшения схемных потерь необходимо обеспечивать равномерное облучение всех элементов, т. е. должно выполняться условие Ке (х„, у,„ 2„)?« const. Если же СФЭУ состоит из отдельных модулей, каждый из которых содержит один СЭ, объединенный с концентратором, требование равномерности облучения СЭ не является обязательным, а в некоторых случаях даже желательно обеспечить определенным образом заданную неравномерность распределения плотности лучистого потока на элементе (см. раздел 2.5). Соответственно различной будет и чувствительность характеристик СФЭУ этих двух типов к изменению распределения облученности на СЭ в процессе эксплуатации установки за счет неточной ориентации концентраторов на Солнце, действия на них различного вида нагрузок (ветровых, инерционных) и других факторов. Все эти обстоятельства должны учитываться в комплексе при выборе типа и параметров концентрирующей системы.

Системы этого класса применяются главным образом для повышения освещенности модулей (групп) или панелей СЭ, в связи с чем важным требованием к их выходным энергетическим характеристикам является обеспечение равномерного распределения плотности лучистого потока на приемной поверхности. С этой точки зрения весьма привлекательными являются концентраторы с плоскими отражающими поверхностями. В группе систем с расположением приемника в проходящем потоке и прямолинейными образующими к их числу относятся двухгранные концентраторы, получившие название плос-

точно равномерное распределение плотности лучистого потока на приемнике при неточной ориентации концентратора на Солнце и деформации его отражающих поверхностей. Эти важные преимущества и определяют нарастающий интерес к ним как концентраторам для наземных и космических СФЭУ [63].

Из 4.18, а видно также, что одно и то же значение плотности лучистого потока на приемнике может быть достигнуто при различном числе секций фоклина в зависимости от выбранного угла наклона первой секции. Это подтверждается и 4.19, где представлены зависимости, характеризующие изменение относительной глубины фоклина от угла наклона его первой грани при различных значениях Кс. Минимальная относительная глубина фоклина, как видно из 4.19, при любых значениях коэффициента концентрации достигается при угле наклона первой секции около 60°, кото рый следует рассматривать как оптимальный.

Однако в отличие от плоских концентраторов конус не обеспечивает равномерного распределения плотности лучистого потока на приемнике. Изменение локального коэффициента концентрации по радиусу приемника характеризуется зависимостью вида

Слабоконцентрирующие системы, которые освещают приемник только отраженным излучением, для обеспечения равномерного распределения плотности лучистого потока на приемнике также должны иметь плоские отражающие поверхности и могут быть как односекционными, так и многосекционными ( 4.9, и, к, .«, и). В качестве примера рассмотрим односекционную систему, состоящую из прямоугольного приемника, облучаемого двумя или

Для изучения влияния о^. и ач на афокальное распределение облученности, представляющее наибольший интерес для СФЭУ, на основе метода прослеживания обратного хода лучей в оптической системе нами был разработан алгоритм расчета распределения Ке по поверхности приемника. Результаты расчетов, выполненных на ЭВМ, представлены на 4.39. Из расчетных зависимостей, характеризующих распределение Ке при различных значениях локальных угловых ошибок, следует, что увеличение о и os приводит не только к «размыву» центрального провала облученности, но и к увеличению периферийных зон с пониженной плотностью сконцентрированного излучения. Наличие этих зон на поверхности СЭ приводит к снижению его КПД (см. раздел 2.4, 2.28), поэтому использовать их нецелесообразно. С учетом этого обстоятельства выходные энергетические параметры ДСК должны характеризоваться не только распределением плотности лучистого потока по

Целесообразность разработки и применения СФЭУ со слабоконцентрирующими системами, обеспечивающими 2—6-кратное увеличение плотности лучистого потока, определяется следующими основными обстоятельствами:

Спектральная плотность лучистого потока измеряется в ваттах на нанометр. При известной зависимости спектральной плотности лучистого потока от длины волны лучистый поток Фе может быть определен как