1.2 Анализ свойств переходов

В этом разделе речь пойдет об измерениях, которые позволяют получить информацию о свойствах перехода и его диодных характеристиках. К ним в первую очередь относятся измерения вольт-амперных и вольт-фарадных характеристик при различных температурах и интенсивностях излучения. Рассмотрен также метод емкостной спектроскопии глубоких уровней, основанный на изучении процесса релаксации емкости перехода при обратном смещении, с помощью которого можно получить полезные сведения о параметрах центров рекомбинации.

1.2.1 Анализ вольт-амперных характеристик

Исследование вольт-амперных характеристик солнечного элемента при различных температурах и интенсивностях падающего излучения позволяет получать важные данные о качестве перехода и механизме переноса носителей заряда [1—11]. Однако, прежде чем проводить количественный анализ характеристик, в уравнении вольт-амперной характеристики -перехода необходимо учесть влияние последовательного и шунтирующего сопротивлений. Уравнение вольт-амперной характеристики солнечного элемента можно представить в виде

Здесь фототок, заряд электрона, компоненты обратного тока насыщения и диодные коэффициенты, отвечающие различным механизмам протекания тока. Значения можно определить из экспериментальных данных соответственно по пересечению кривой, представляющей зависимость от с осью ординат и по наклону этой кривой. При рассмотрении солнечного элемента, в эквивалентную схему которого включены два диода, на графике зависимости от V можно выделить две области, характеризующиеся разным наклоном и, следовательно, двумя значениями которые относятся к различным диодам, а также двумя значениями определяемыми путем экстраполяции каждой из зависимостей до точки пересечения соответствующей кривой с осью ординат.

Рис. 1.1. Зависимости от V для солнечных элементов на основе при различной температуре.

Рис. 1.2. Зависимости от для солнечных элементов на основе при различных значениях

Зависимости для солнечного элемента на основе при различной температуре приведены на рис. 1.1 [11, 12]. Определив указанным способом при ряде значений температуры, мы получим температурную зависимость сопоставляя которую с аналитическими зависимостями соответствующими различным механизмам протекания тока, можно выделить преобладающий механизм и определить ширину запрещенной зоны полупроводника высоту потенциального барьера диффузионный потенциал эффективное значение постоянной Ричардсона или эффективную скорость рекомбинации на границе раздела полупроводников в гетеропереходе. Зависимости величины обратного тока от параметра для солнечных элементов на основе при различных значениях показаны на рис. 1.2.

Рис. 1.3. Зависимость солнечного элемента на основе от интенсивности излучения.

Для идеального диода Шокли, зная можно определить диффузионную длину неосновных носителей [10]. Влияние примесей на параметры солнечных элементов изучали Рохаджи и др. [9] путем анализа вольт-амперных характеристик.

Другой метод определения характеристик перехода основан на измерении зависимости напряжения холостого хода от интенсивности излучения [8]. Если диодные параметры не меняются при вариациях интенсивности излучения, то зависимость от логарифма интенсивности является линейной, поскольку ток короткого замыкания связан с интенсивностью излучения линейной зависимостью. Этот вывод иллюстрирует рис. 1.3, на котором представлены характеристики тонкопленочного солнечного элемента со структурой Значение можно оценить по углу наклона этой зависимости. Различным механизмам протекания диодного тока отвечают участки зависимости, имеющие разный наклон (см. рис. 1.3). Аналогичную информацию можно извлечь, анализируя зависимость напряжения холостого хода от логарифма тока короткого замыкания; кроме того, по величине отрезка, отсекаемого соответствующей кривой на оси абсцисс, определяется значение

Наиболее удобный способ обработки вольт-амперных характеристик связан с введением автоматически регистрируемых данных в и расчетом необходимых параметров по определенной программе. Для вычерчивания вольт-амперных характеристик солнечных элементов, а также зависимостей от V удобно применять автоматический графопостроитель [7]. В приборе используется логарифмический усилитель,

выходное напряжение которого равно логарифму входного, соответствующего проходящему через элемент току.

При разработке модели солнечного элемента важно знать величины различных видов потерь. Одним из них являются омические потери мощности, которые приводят к уменьшению коэффициента заполнения вольт-амперной характеристики. Количественная оценка влияния омических потерь на коэффициент заполнения вольт-амперной характеристики проводится в соответствии с методикой, предложенной Ротворфом [13], с использованием измеренных значений последовательного и шунтирующего сопротивлений.