Солнечные элементы: Теория и эксперимент

Фаренбрух А., Бьюб Р. Солнечные элементы: Теория и эксперимент/ Пер. с англ. под ред. М. М. Колтуна. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 280 с.

Рассмотрены основные физические процессы, происходящие в полупроводниковых солнечных элементах при преобразовании солнечного излучения в электроэнергию. Представлены соотношения, позволяющие оптимизировать конструкцию и параметры солнечных элементов из кремния и арсенида галлия. Дан анализ особенностей различных моделей солнечных элементов. Приведены результаты экспериментальных исследований по разработке солнечных элементов с высоким КПД преобразования энергии.

Для научных работников в области физики полупроводников и преобразования энергии, а также для аспирантов и студентов.

ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
ПРЕДИСЛОВИЕ
СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ
Глава 1. УРАВНЕНИЕ ПЕРЕНОСА
1.2. ОСНОВНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ УРАВНЕНИЯ ПЕРЕНОСА
1.3. ВЫВОД УРАВНЕНИЯ ПЕРЕНОСА
1.4. РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЯ ПЕРЕНОСА
1.5. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.6. ИЗМЕРЕНИЕ ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ И ДИФФУЗИОННОЙ ДЛИНЫ НЕОСНОВНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА
Глава 2. ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНЫЕ ПЕРЕХОДЫ
2.2. ГОМОГЕННЫЕ ПЕРЕХОДЫ
2.2.2. Диффузионный механизм протекания тока в гомопереходах с p- и n-областями бесконечно большой и конечной толщины
2.2.3. Положение квазиуровней Ферми в обедненном слое
2.2.4. Рекомбинационно-генерационный процесс в обедненном слое
2.2.5. Вольт-амперные характеристики элементов с гомогенным переходом при различных механизмах переноса носителей заряда
2.2.6. Трехмерные объемные эффекты в гомогенных переходах
2.2.7. Модификации структуры солнечного элемента с гомогенным переходом
2.3. ГЕТЕРОПЕРЕХОДЫ
2.3.1. Основная модель
2.3.2. Сродство к электрону и разрывы энергетических зон
2.3.3. Справедливость модели резкого перехода
2.4. УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЕ МОДЕЛИ ГЕТЕРОПЕРЕХОДА
2.4.2. Влияние поверхностных состояний на электрические свойства гетеропереходов
2.4.3. Диполи на границе раздела
2.5. МОДЕЛИ КИНЕТИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В ГЕТЕРОПЕРЕХОДАХ
2.5.2. Рекомбинация и генерация носителей в обедненном слое
2.5.3. Прямая рекомбинация носителей заряда через состояния на границе раздела, определяемая высотой барьера Шоттки
2.5.4. Протекание тока, обусловленное рекомбинацией носителей заряда на границе раздела
2.5.5. Туннелирование носителей
2.5.6. Термическая активация и туннелирование
2.5.7. Гетероструктуры
2.6. БАРЬЕРЫ ШОТТКИ, СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛ-ДИЭЛЕКТРИК-ПОЛУПРОВОДНИК И ПОЛУПРОВОДНИК-ДИЭЛЕКТРИК-ПОЛУПРОВОДНИК
2.6.1. Исходная модель барьера Шоттки
2.6.2. Высота барьера
2.6.3. Происхождение состояний на поверхности и границе раздела
2.6.4. Приборы со структурой металл—диэлектрик—полупроводник
2.6.5. Структуры полупроводник—диэлектрик—полупроводник
2.7. ОМИЧЕСКИЕ КОНТАКТЫ
Глава 3. РАСЧЕТ КПД ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ
3.1. ИДЕАЛЬНЫЙ СОЛНЕЧНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ПРИ НАЛИЧИИ ОСВЕЩЕНИЯ
3.2. ВЛИЯНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО И ШУНТИРУЮЩЕГО СОПРОТИВЛЕНИЙ
3.2.2. Модели с распределенными сопротивлениями
3.2.3. Физические явления, обусловливающие последовательное и шунтирующее сопротивления
3.3. ДРУГИЕ СПОСОБЫ АНАЛИЗА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ
3.4. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ОБЛУЧЕННОСТИ НА КПД СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
3.4.2. Тепловые характеристики
3.4.3. Эффекты, связанные с высоким уровнем облученности
3.5. АНАЛИЗ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ
Глава 4. КРЕМНИЕВЫЕ СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
4.2. ВЫРАЩИВАНИЕ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ
4.2.2. Выращивание кристаллов методом Чохральского
4.2.3. Сегрегация примесей
4.2.4. Зонная плавка
4.2.5. Другие методы выращивания
4.3. ДЕФЕКТНОСТЬ, ЛЕГИРОВАНИЕ И ВРЕМЯ ЖИЗНИ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА
4.3.2. Примеси, снижающие время жизни носителей заряда
4.3.3. Введение легирующей примеси путем диффузии
4.3.4. Другие способы легирования
4.4. ТЕХНОЛОГИЯ И ПАРАМЕТРЫ ТИПИЧНЫХ КРЕМНИЕВЫХ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
4.4.2. Этапы изготовления
4.4.3. Электрические параметры
4.4.4. Текстурированный элемент
4.5. ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКЦИИ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
4.5.2. Увеличение КПД с помощью электрических полей
4.5.3. Оптимизация элементов обычной конструкции
4.6. НОВЫЕ ПУТИ СОЗДАНИЯ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
4.6.2. Тандемный солнечный элемент
4.6.3. Тонкие солнечные элементы
4.6.4. Другие направления
4.7. ЭКОНОМИКА И НОВЫЕ ИДЕИ
Глава 5. СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ С ГЕТЕРОПЕРЕХОДАМИ И ГЕТЕРОСТРУКТУРАМИ
5.2. СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ НА ОСНОВЕ СТРУКТУР AlGaAs С ГЕТЕРОФАЗНОЙ ГРАНИЦЕЙ РАЗДЕЛА
5.2.2. Изготовление слоев методами жидкофазной эпитаксии и химического осаждения из паровой фазы
5.2.3. Наиболее распространенная структура солнечного элемента на основе GaAs и ее предварительная оптимизация
5.2.4. Концентраторные солнечные элементы AlGaAs – GaAs
5.2.5. Солнечные элементы на основе GaAs для космических энергетических установок
5.2.6. Арсенид-галлиевые солнечные элементы с переменной шириной зоны и барьерами Шоттки
5.3. СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ НА ОСНОВЕ lnP
5.4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Глава 6. ТОНКИЕ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ПЛЕНКИ ДЛЯ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
6.2. ПЕРЕНОС ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА В ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНКАХ
6.2.2. Границы между зернами в поликристаллических пленках
6.2.3. Электропроводность поликристаллических материалов
6.2.4. Электропроводность различных поликристаллических пленок
6.3. ВЛИЯНИЕ МЕЖКРИСТАЛЛИТНЫХ ГРАНИЦ В СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ С ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИМИ СЛОЯМИ
6.3.1. Исследования рекомбинации на межкрнсталлитных границах в бикристалле и поликристалле с большим размером кристаллитов
6.3.2. Теоретические исследования поликристаллических солнечных элементов
6.3.3. Снижение рекомбинации на межкристаллитной границе
6.4. Заключение
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Солнечные элементы: Теория и эксперимент

Оглавление