18. Кремнилі күн элементтерінің фотоэлектрлік сипаттамасын түсіндіріңіз

Кремнийлі пленкадан жасалған, тізбекті лазерлі рекристаллды көп ретті қолданылатын подложкаға тұндырылған өлшемді күн элементтерінің ПӘК-і және кезінде шарты кезінде -ке жетеді. Үлкен ауданды элементтердің ПӘК-ін азайту қысқа тұйықталу ток тығыздығын азайтудың басты үлгісімен байланысты. Мұндай элементтер және шығыс параметрлері кезінде ПӘК-іне ие. Көп түйіршік санынан тұратын және көп ретті қолданылатын подложкаға тұндырылған пленкалар негізінде күн элементтерінің сипаттамаларын жақсарту мүмкіндігін шектейтін негізгі себеп дисколация тығыздығының жоғарылығы.

Варабисако және басқалар булық фазадан химиялық тұндыру көмегімен ПӘК-і металлургиялық кремнийден жасалған подложкада поликристаллды кремнийлі күн элементтерін жасады. Бұл элементтер қатысты үлкен ауданға ие және қалыңдығы 25 мкм р-типті фотоактиті қабаттан, қалыңдығы 0,5 мкм -типті беттік қабаттан және -нен жарқыраушы жабыннан тұрады. Қысқа тұйықталу тогы тығыздығының төмен мәні өлшеуге сәйкес құрайтын активті қабаттағы фотогенерацияланған тасымалдаушылардың өте аз диффузионды ұзындығымен байланысты. Түйіршік шекарасының фототокқа әсері онша мағыналы емес. р-қабаттағы электронның диффузионды ұзындығы шамамен 1 мкм-ге тең. Сканерлейтін лазерлі сәуле көмегімен элементтерді зерттеу түйіршік шекарасы облысында фототоктың өзгеруі тек -ті құрайтынын және заряд тасушылардың диффузионды ұзындығы дефектті структурамен емес терең қоспалы деңгеймен шартталғандығын көрсетті.Жұқа пленкалы күн элементтері сипаттамаларына кремнийдің фотоактивті қабат микроқұрылымы едәуір мағыналы әсер етеді. Пленканың микроқұрылымы тұндыру шартына тәуелді, сондай-ақ подложка материалының сапасы мен табиғатына. Бос жүріс кернеуінің төмен мәндері және Шоттки барьерлі, булық фазадан химиялық тұндыру әдісімен болат пожложкаға келтірілген поликристаллды кремнийлі пленка негізіндегі -ауысулы күн элементтері пленка сапасы жоғары емес микроструктурамен байланысты. Графитті подложкада булық фазадан химиялық тұндыру әдісімен өсірілген және АМ0 шартында әлдеқайда жетілген микроструктураға ие пленкаларды қолдану кезінде ПӘК болатын мәндері алынды. АМ0 шартында булық фазадан химиялық тұндыру көмегімен жасалған құрылымы -металлургиялық кремний жарқыраушы жабынсыз күн элементтерінің ПӘК-і мәнімен шектелген. Бірақ р-облысында легірлеуші қоспа конценрациясын жоғарылату кезінде оны -ке дейін көтеруге болады. Легірлеуші қоспаның болуы түйіршік шекрарасының активтілігін әлсіретеді және бос жүріс кернеуіні мен ВАС-ның толтыру коэффициентін жоғарылатуға, сондай-ақ элементтің тізбекті кернеуінің азаюына алып келеді. Булық фазадан химиялық тұндыру арқылы металлургиялық кремнийден подложкаға келтірілген, пленкасы негізіндегі күн элементтерінің өлшенген спектральды сезгіштік сипаттамаларын қолдана отырып Чу және басқалар негізгі емес тасушылардың эффективті диффузиондық ұзындығын анықтады және кремнийлі пленканың жоғарғы аймақтық бетінде дайындалған элементтерде оның мәні -ге тең, ал беттік тереңдерде алынған элементтерде Беттік пленкалардың тереңдеуі үлкен бұрыштық түйір шекарасынан тұратын облыстарға сәйкес келеді.

Керамикалық подложкада өсірілетін кремнийдің ірі түйіршікті поликристаллды пленкалары негізіндегі күн элементтерінің ПӘК-і -ті құрайды, бұдан , . және -облыстарға контакттер бір облысқа берілгендіктен элементтер жоғары ПӘК алуға мүмкіндік бермейтін тізбекті кедергіге ие болды. Жарықтық сәулуленумен токты қоздыру әдісімен элементтерді зерттеу және электронды сәулемен бағытталған токты өлшеу нәтижелері түйір шекарасының болуы прибордың сипаттамасын төмендететінін көрсетті. Тасымалдаушылардың диффузиондық ұзындығы аралығында жатады. 19.Жұқа қабықты поликристалл кремний күн элементтерін алу технологиясын түсіндіріңіз. Соңғы уақыттарда күн энергиясын тиімді қолдану артып келеді.Соның арқасында күн элементтерінің және олардың түрлерінің саны да артуда.Ғалымдар күн элементтерінің қай структурасы,қай түрі сыртқы кедергілерге және ішкі кемшіліктерге төзімді екенін зерттеуде.Соған байланысты соңғы кездері жұқа қабықты кремнийлік КЭ көп қызығушылық танытуда.Жұқа қабықты кремнийлік КЭ моно- және поликриссталдық кремний негізінде жасалады.Соның ішінде поликристаллдық кремний негізіндегі жұқа қабықты КЭ алу технологиясына тоқталамыз.Біздің мысалымызда ПӘК-і 21,5 % болатын өте жұқа 47мкм поликристалл кремний негізіндегі КЭ көрсетілген.Негізгі әдіс ретінде газдық фазадан химиялық тұндыру әдісі болып табылады.Негізгі мәселе табанының материалын таңдау.Материалдар ретінде:графит,тазаланған металлургиялық кремний,аллюминий оксиді,сапфир қолдануға болады.Дегенмен химиялық тұндыру 700-900 °С температурада жүретіндіктен және бағасының тиімділігінен тазаланған кремнийді қолданған тиімді.Енді табанын тазалау үшін қышқылдандырамыз(окисление),кейін табан бетіне газдық фазадан химиялық тұндыру әдісімен төменгі қысымда қалыңдығы 3мкм поликристаллдық кремний қабаты енгізіледі.Оның бетіне кремнийдің англомерациясын болдырмау үшін SiO2 (2 мкм) және Si3N4 (0,03 мкм) қорғаныш қабаттары тұндырылады.Кейін аймақтық балқыту (ZMR) арқылы поликристаллдық кремнийдің рекристаллизация процессі жүреді.Табаны 1100...1300°С төменгі нагреватель көмегімен қаздарылады. SiH2Cl2 және B2H6 қолданып қалыңдығы 50...60мкм,1...2Ом*см шектік кедергіге ие активті поликристаллдық кремний қабаты тұндырылады.

Кейін келесі процесстер орын алады:

1.Химиялық травления арқылы бетін текстуралау

2.Фосфор диффузиясы,антишағылу қабаты мен электрод орнату

3.Сутекті пассивация

Нәтижесінде: Өлшемі 2х2 см² , Uoc = 608 мВ;Jsc = 35,13 мА/см2; FF = 0,771,ПӘК-і 21,5%

1. металл;

2. окисел;

3. р+-Si;

4. p-Si;

5. n+-Si;

6. эмиттерный контакт;

7. изоляция между элементами;

8. тыльный контакт;

9. просветляющее покрытие;

10. Подложка (табаны)

20.Жұқа қабықты поликристалл кремний күн элементінің вольт – амперлік сипаттамасын түсіндіріңіз. Соңғы уақыттарда күн энергиясын тиімді қолдану артып келеді.Соның арқасында күн элементтерінің және олардың түрлерінің саны да артуда.Ғалымдар күн элементтерінің қай структурасы,қай түрі сыртқы кедергілерге және ішкі кемшіліктерге төзімді екенін зерттеуде.Соған байланысты соңғы кездері жұқа қабықты кремнийлік КЭ көп қызығушылық танытуда.Жұқа қабықты кремнийлік КЭ моно- және поликриссталдық кремний негізінде жасалады.Соның ішінде поликристаллдық кремний негізіндегі жұқа қабықты КЭ негізгі параметрлері мен вольт-амперлік сипаттамасына тоқталамыз.Бірінші кезекте идеалды КЭ ВАС тоқталайық.ВАС-ны КЭ-нің негізгі параметрлері бос жүріс кернеуі U_бж ,фототок және қысқа тұйықталу кезіндегі токтар I _қт арқылы анықтауға болады.Енді эквивалентті схемадан көретініміз p-n-өткел арқылы бізде ток жүреді.Ол p-n-өткел жүктеме арқылы шунтталады. p-n-өткелге параллель I_ф тогы бар,күн сәулеленуімен заряд тасымалдаушыларды қоздыратын ток генераторы орналасқан.

Бұл схеманың ВАС-ы мына өрнекпен анықталады:

Фототок шамасы жарық әсерінен туындайтын және p-n-өткелге жеткен заряд тасымалдаушыларымен анықталады:

мұндағы j_ф-фототок тығыздығы,S-p-n-өткел ауданы.Осы шамалардан ВАС графигі барлық қараңғылық кезіндегі ВАС-тың ток осі бойынша I_ф тогына төмен ығысуы арқылы алынады:

21. Жұқа қабықты поликристалл кремний күн элементінің спектрлік сипаттамасын түсіндіріңіз Соңғы уақыттарда күн энергиясын тиімді қолдану артып келеді.Соның арқасында күн элементтерінің және олардың түрлерінің саны да артуда.Ғалымдар күн элементтерінің қай структурасы,қай түрі сыртқы кедергілерге және ішкі кемшіліктерге төзімді екенін зерттеуде.Соған байланысты соңғы кездері жұқа қабықты кремнийлік КЭ көп қызығушылық танытуда.Жұқа қабықты кремнийлік КЭ моно- және поликриссталдық кремний негізінде жасалады.Соның ішінде поликристаллдық кремний негізіндегі жұқа қабықты КЭ негізгі параметрлері мен спектрлік сипаттамасына тоқталамыз.КЭ-нің спектрлік сезгіштігі оптикалық сәулеленудің толқын ұзындықтарының диапазонын анықтайды.Ал сәйкесінше толқын ұзындығының энергияға тәуелділігі қай диапазонда КЭ-нің ПӘК-і көбірек болатындығын көрсетеді.КЭ-не жұтылған энергияның тек біраз бөлігі ғана электрон-кемтік жұптарының генерациясына жұмсалады.Сол жұтылған энергиядан туындайтын ПӘК төмендегідей формуламен анықталады:

Мұндағы КЭ-нің спектрлік сипаттамасының толқындық шегі болып табылады.Төмендегі суретте күн сәулеленуінің спектрі мен электрон-кемтік жұптарының генерациясына жұмсалатын берілген толқын ұзындықтарындағы энергия шамасын анықтайтын қисықтар,яғни КЭ-нің спектралді сипаттамасы көрсетілген:

22. Жұқа қабықты поликристалл кремний күн элементінің тиімділігін және кемшіліктерін түсіндіріңіз. Соңғы уақыттарда күн энергиясын тиімді қолдану артып келеді.Соның арқасында күн элементтерінің және олардың түрлерінің саны да артуда.Ғалымдар күн элементтерінің қай структурасы,қай түрі сыртқы кедергілерге және ішкі кемшіліктерге төзімді екенін зерттеуде.Соған байланысты соңғы кездері жұқа қабықты кремнийлік КЭ көп қызығушылық танытуда.Жұқа қабықты кремнийлік КЭ моно- және поликриссталдық кремний негізінде жасалады.Соның ішінде поликристаллдық кремний негізіндегі жұқа қабықты КЭ тиімділігі мен кемшіліктеріне тоқталамыз.Кемшіліктері:

1.поликристаллдық кремний негізіндегі жұқа қабықты КЭ-нің негізгі кемшілігі оның бағасының жоғарылығы болып табылады,яғни КЭ-нің толық бағасының жартысын Si табаны құрайды;

2.сонымен қатар КЭ-нің бұл түрін жасау кезінде жоғарғы сапалы,қазіргі кезде шығарылуына өте энергия көп шығындайтын шикізат қолданамыз;

3.өңдеу және кесу кезінде де кремний шығыны жоғары;

4.соның арқасында жұтылу коэффициенті де төмендейді,ал ол ПӘК-тің азаюына алып келеді;

5.қосымша антишағылу компоненттерін енгізу қажет болады.

Тиімділігі:

1.дегенмен,бір жағынан жұқа пленкалы технологияны қолдану бағанын бірнеше жеңілдіктеріне әкеледі;

2.бұдан бөлек,жай кристаллдық кремний негізіндегі КЭ-не қарағанда,жұқа пленкалы технология қолданылуы жағынан ауқымы кең,қиын жағдайларға төзімді келеді(иілгіш модульдерде,молдір плпстинплпрдп);

3.төменгі температурада алуға болады;

4.иілгіш табанда жасауға болады,оның салмағы аз,көптеген жерлерге орнатуға ыңғайлы(киімдерге,сөмкелерге т.б.);

5.өте үлкен ауданға ие приборлық структуралар жасауға болады.