Фотогальванические характеристики и коэффициент неидеальности фотоВАХ

Основные особенности солнечных батарей (СЭ) из гидрированного аморфного кремния (a-Si:H) состоят в том, что они могут быть изготовлены на больших поверхностях и демонстрируют более высокие коэффициенты оптического поглощения и фоточувствительность рабочей поверхности, чем монокристаллические полупроводники. Эти свойства определяются нерегулярностью структуры a-Si:H и наличием в ней водорода [1]. Одной из актуальных проблем физики полупроводников является проведение целенаправленных научных исследований в этой области, в том числе теоретическое исследование фотогальванических свойств гидрогенизированных аморфных СЭ на кремниевых основе.

Работа [2] показывает, что соленость СЭ (U сu ), ток короткого замыкания (j кз ) и нелинейность фотоэлектрических коэффициентов (n') фотоВАХ не взаимосвязаны и поэтому могут быть изучены отдельно. Поэтому в настоящей работе теория связи этих параметров с коэффициентами фотоВАХ основана на новых выражениях для связи СЭ с током короткого замыкания, эффективным напряжением (U эф ), эффективной плотностью тока ( j эф ) и эффективными емкостями (P эф ).

В работе [3] a-Si:H был выбран в качестве модели СЭ на основе аморфного гидрированного кремния для тока насыщения (j 0 ) получнно:

q p  1

j 0 = j 00 exp — ~ к k

т к To

T J)

для напряжение холостого хода:

T

U си = (U си 0 - n 1 P)~ + n 1 P ,                           (2)

T ₀

для плотности тока короткого замыкание:

^J _Km = j 00 exp

q ⁽ P o - Y T )zi Ц

()

k  TT

q ( P o - Y T ) ₍   и си o   _

. n ’2 kT o  \p - Y T )      T

— 1

Где T 0 = 300 K , j 00 - ток насыщения, высота потенциального барьера СЭ и U си0 - напряжение солености, k - постоянная Больцмана, q - заряд электрона, высота потенциального барьера, n' 1 - фотоэлектрический коэффициент фотоВАХ в точке, где измеряется соленость, n' 2 - это неоднородность фотоВАХ в точке, где определяется ток короткого замыкания. Его значение находится в диапазоне эВ / К для полупроводников Y ~ ( 5 - 10 - ⁴ — 10 - ⁵ ) [4] .

Из этих формул видно, что интенсивность тока насыщения СЭ не зависит от фотоэлектрического коэффициента фотоВАХ.

В работе [5] использовались следующие простые формулы для определения эффективного напряжения, эффективной плотности тока и зависимости температуры от метода определения коэффициента заполнения ( ff ) с использованием экспериментов по СЭ с использованием фотоВАХ:

U

эф

n ' kT j n ' kT 3            кт 3

q      j ₀ qU_сu

Y

J ^ = J m

n ' kT

—

\

к q^U cu

—

^j кт )

n'3 kTj эф      q

кт 11+ I

j 0    n '3 kT ^

кт q си

j n' kT кт 3

j ₀   qU_си ^.

Здесь n'3 - не фотоэлектрический коэффициент фотоВАХ в точке, где определяются эффективные значения фотогальванических характеристик.

В работе [6] эксперименты, полученные для связи указанных параметров с температурой, являются результатом расчетов по формуле, приведенной в (2), где напряжение солевого раствора очень сильно изменяется в результате изменения фотоэлектрического коэффициента фотоВАХ. Установлено, что значение напряжения идеальных СЭ будет больше высоты барьера

^E g 0

^0 = ~q

Здесь E g0 - энергетическая ширина слота мобильности идеальных СЭ. И этого не может быть. Следовательно, в точке, где интенсивность соли СЭ определяется на фотоВАХ, мы можем сделать вывод, что коэффициент неидеалности фотоВАХ равен 1 ( n 1 = 1 ) или что интенсивность солености не зависит от фотоэлектрического коэффициента.

Таким образом, в этом исследовании было обнаружено, что СЭ имеют разные значения неидеального коэффициента фотоВАХ в разных точках фотоВАХ. Установлено, что любое увеличение нефотоэлектрического коэффициента СЭ приводит к снижению фотоэлектрических характеристик, что приводит к уменьшению.

Теоретические исследования связи этих параметров с фотоэлектрическим коэффициентом нелинейности на основе новых выражений СЭ для плотности тока связи, эффективной плотности тока и эффективной емкости емкости. Корреляция этих параметров с фотоэлектрическим коэффициентом нелинейности в точке плотности тока фотоэлектрического короткого замыкания оказалась очень сильной. Было показано, что связывание фотоВАХ в точке, где определяются эффективные значения фотогальванических характеристик, является линейным. Было показано, что привязка эффективного напряжения к току короткого замыкания в точке, в которой фотоВАХ подключен к коэффициенту неидеалности, очень слабая.