Глава 1. УРАВНЕНИЕ ПЕРЕНОСА
1.1. ОБЗОР
Поглощение фотонов в активном, поглощающем слое солнечных элементов сопровождается образованием электронно-дырочных пар и появлением избыточных носителей заряда. Процессы диффузии, а также объемной и поверхностной рекомбинации носителей способствуют возвращению системы зона проводимости — валентная зона в равновесное состояние, характерное для условий отсутствия освещения и сохранения электронейтральности. В эффективных солнечных элементах основная доля этих избыточных носителей заряда должна диффундировать к области перехода, где происходит их разделение электрическим полем. Уравнение переноса устанавливает взаимосвязь между процессами генерации, рекомбинации, диффузии и дрейфа (под действием электрического поля) фотогенерированных носителей. Его решение позволяет получить математическое выражение для полного фототока в солнечном элементе.
Однако это решение часто имеет очень сложную форму, не позволяющую проанализировать происходящие физические процессы. Кроме того, в ряде случаев оно может быть получено только с помощью численных методов, поэтому в первую очередь будет рассмотрено несколько простых решений, важных для понимания сущности этих физических процессов. Такие решения характерны для систем с простыми граничными условиями, для которых справедлив принцип суперпозиции. С их помошью можно рассчитать коэффициент собирания носителей заряда и спектральную характеристику чувствительности солнечного элемента. Такого рода теоретические исследования выполнены рядом авторов [Wolf, Prince, 1958; Wolf, 1960; Smith, 1968; Landsberg, 1975] .
В дальнейшем будет более подробно рассмотрен процесс переноса носителей заряда при наличии электрического поля, в условиях высокого уровня инжекции и при нарушении принципа суперпозиции, а также будут обсуждаться граничные условия. Последний параграф этой главы,
Таблица 1.1. Типичные параметры полупроводников, применяемых в солнечных элементах (см. скан)
посвященный измерениям времени жизни и диффузионной длины неосновных носителей заряда, позволит не только познакомиться с методами измерений, но и проиллюстрирует возможности практического применения уравнения переноса для описания реальных систем.
Полученные математические соотношения справедливы для материалов 
-типа проводимости, которые, как правило, используются для создания основного поглощающего слоя солнечного элемента, так как диффузионная длина неосновных носителей заряда — электронов обычно больше диффузионной длины дырок. Типичные значения параметров 
-слоя, которые будут использованы при анализе уравнения переноса, представлены в табл. 1.1.
Поскольку в данной главе рассматриваются лишь квазинейтральная область и обедненный слой, расположенные по одну сторону перехода, основная часть полученных результатов справедлива в равной мере как для солнечных элементов с гомогенным или гетерогенным переходом, так и для элементов с барьером Шоттки.
