Глава 5. ТОНКОПЛЕНОЧНЫЕ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ КРЕМНИЕВЫЕ СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

5.1. Введение

Моно- и поликристаллический кремний в виде массивных: образцов относится к наиболее подробно и глубоко исследованным полупроводниковым материалам. Технология получения и. обработки кремния, а также изготовления электронных схем и приборов на его основе благодаря высокому уровню развития и быстрому совершенствованию до сих пор остается базовой технологией в электронной промышленности; при этом кремний занимает ведущее положение во всех областях электроники. Кроме того, кремний используется в оптоэлектронике, интегральной оптике и вычислительной технике.

Среди различных типов фотоэлектрических преобразователей лишь монокристаллические кремниевые солнечные элементы в настоящее время нашли широкое применение в солнечной энергетике (например, в системах энергообеспечения искусственных спутников). Большой практический опыт и знания, накопленные при производстве монокристаллических кремниевых солнечных элементов, обеспечивают возможность перехода к изготовлению тонкопленочных элементов и расширению объема их выпуска до уровня, необходимого для успешного развития новой отрасли промышленности — фотоэлектрической. Если к тому же учесть, что кремний относится к наиболее распространенным в природе химическим элементам, а монокристаллические кремниевые солнечные элементы обладают высокой эффективностью (их КПД достигает 16... 19%), то кремний можно считать во всех отношениях перспективным материалом для создания тонкопленочных фотоэлектрических преобразователей. Поэтому представляется удивительным, что до последнего времени разработке солнечных элементов на основе тонких пленок уделялось столь мало внимания. Вероятно, первые [1] неудачные попытки изготовить высококачественные приборы ослабили интерес к исследованию кремниевых, преобразователей, и в дальнейшем более активно изучались другие полупроводниковые

материалы для тонкопленочных солнечных элементов: соединения II—VI групп периодической системы и III— V групп

Выполненные недавно в нескольких лабораториях исследования тонкопленочных кремниевых солнечных элементов привели к существенному улучшению их характеристик. На основе пленок полученных методом химического осаждения из паровой фазы [2] на подложках из рекристаллизовацного металлургического кремния, изготовлены крупные элементы (площадью При создании солнечных элементов из поликристаллических кремниевых пленок, подвергнутых лазерной рекристаллизации, и из пленок осаждаемых в плазме высокого давления на многократно используемые молибденовые подложки (с их последующим отделением) [3], КПД элементов составляет 12 % (при площади и 9,93% (при площади Разработано несколько новых методов осаждения кремния, позволяющих получать высококачественные тонкие пленки большой площади и применять их для создания фотоэлектрических приборов. В гл. 3 обсуждались свойства тонких поликристаллических пленок кремния, выращиваемых различными методами. В данной главе мы ограничимся описанием процесса изготовления тонкопленочных поликристаллических кремниевых солнечных элементов с указанием их выходных параметров. Солнечные элементы на основе аморфного кремния будут рассмотрены в гл. 6.