ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ЗАХВАТА НЕРАВНОВЕСНОГО ПОВЕРХНОСТНОГО ЗАРЯДА В СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ ПО СПАДУ ТОКА КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
Одной из тенденций развития технологии полупроводниковых приборов является уменьшение глубины p-n-перехода до субмикронных размеров wp < 1 мкм. В этом случае параметры области прострaнcтвенного заряда (ОПЗ) p-n‑перехода зависят от концентрации акцепторов, доноров и плотности заряда на поверхностных состояниях внешней границы полупроводника.
Равновесный поверхностный заряд в полупроводниковых приборах изучен достаточно подробно [1]. Неравновесные эффекты, обусловленные захватом электронов (дырок) на поверхностные состояния, разнообразны и не изучены до конца. Влияние захвата неравновесного поверхностного заряда на спектральные хаpaктеристики кремниевых солнечных элементов (СЭ) исследовано в работах [2, 3].
Цель работы - определить время захвата неравновесного поверхностного заряда по затуханию тока короткого замыкания.
Обозначим изменение плотности поверхностного заряда в неравновесном режиме ΔQs. Считаем, что ΔQs не изменяет тип проводимости в поверхностной области, но влияет на величину потенциального барьера перехода. Эта ситуация реализуется, если область прострaнcтвенного заряда перехода подходит вплотную к поверхности. Неравновесный поверхностный заряд вызывает изменение ширины ОПЗ p-n‑перехода и высоты потенциального барьера, что можно рассматривать как падение напряжения Vs на переходе.
Хаpaктерное время жизни неравновесных электронов τn, дырок τp в кремнии составляет 10÷100 мкс. Время измерения тока короткого замыкания t >> τn, t >> τp. В этом временном масштабе параметры, обусловленные объёмной рекомбинацией (фототок, диффузионный ток насыщения, рекомбинационный ток насыщения), квазистационарны, а вольтамперная хаpaктеристика описывается двух экспоненциальной моделью, в режиме короткого замыкания ток Isc вычисляется по формуле
, (1)
где Iph - фототок, I0 - диффузионный ток насыщения, Rs - сосредоточенное последовательное сопротивление, Ir - рекомбинационный ток насыщения, a - коэффициент неидеальности p‑n‑перехода, Rsh - шунтирующее сопротивление.
При низких уровнях освещенности
, Vs ~ ΔQs.
Выразим Isc через Vs из формулы (1) в линейном приближении:
. (2)
Релаксация неравновесного поверхностного заряда с хаpaктерным временем τ >> τn, τ >> τp обусловливает изменение тока короткого замыкания
. (3)
Измерения тока короткого замыкания СЭ выполнялись с помощью автоматизированного спектрального комплекса [2] по методике с низким уровнем освещенности. Погрешность измерений не превышала 5%. Исследовались двусторонние кремниевые СЭ, изготовленные НПФ "Кварк" (г. Краснодар), со структурой n+-p-p+ или p+-n-n+ типа, субмикронным (0,15 мкм) p-n-переходом, текстурированной поверхностью, на которую наносилось пассивирующее просветляющее покрытие SiO2. В качестве образца-свидетеля использовался СЭ с глубоким плоским p‑n‑переходом.
Измерялось стационарное значение тока короткого замыкания Isc при постоянных условиях освещения. Затем световой поток резко прерывался, и измерялась зависимость Isc(t) на участке спада. У исследуемых СЭ наблюдался плавный участок спада функции Isc(t), а у образца-свидетеля Isc изменялся скачком от одного постоянного значения к другому.
На рис. 1 показаны типичные временные зависимости тока короткого замыкания. Начальные участки соответствуют освещению светом с длиной волны λ=950 нм (зависимость 1) и λ=1000 нм (зависимость 2). Участки спада для обеих зависимостей описываются формулой (3) с t » 7 с. Значения τ не зависят от λ в пределах погрешности измерений.
Наблюдаемая у исследуемых СЭ нестационарность тока короткого замыкания с хаpaктерным временем τ ~ 10 с объясняется релаксацией неравновесного заряда на медленных поверхностных электронных состояних границы Si-SiO2, имеющих достаточно большие времена обмена носителями заряда с разрешенными зонами. Согласно данным [4] для этих процессов t может составлять 10-1-104 с и зависит от молекулярного состава межфазной границы. Текстурирование поверхности увеличивает площадь границы Si-SiO2 и p-n-перехода более чем в 10 раз, поэтому эффект влияния изменения плотности неравновесного поверхностного заряда на ток короткого замыкания возрастает вследствие увеличения эффективных значений I0, Ir в формуле (1).
Рис. 1. Зависимость тока короткого замыкания от времени: 1 - λ=950 нм; 2 - λ=1000 нм
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
- Гаман В.И. Физика полупроводниковых приборов. Томск: НТЛ. 2000. - 426 с.
- Богатов Н.М., Матвеякин М.П., Родоманов Р.Р., Яковенко Н.А. Автоматизация измерений спектральных хаpaктеристик двусторонних солнечных элементов. // Автометрия. 2003. Т. 39. № 6. С. 68-77.
- Богатов Н.М., Корнеев А.И., Матвеякин М.П., Родоманов Р.Р. Исследование влияния неравновесного заряда границы SiO2-Si на динамику спектральной чувствиительности солнечных элементов с субмикронным p-n-переходом // Известия высших учебных заведений Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2006. № 2. С. 52-54.
- Киселев В.Ф., Козлов С.Н., Зотеев А.В. Основы физики поверхности твердого тела. М.: МГУ. 1999. -284 с.
Статья в формате PDF
121 KB...
15 08 2026 17:40:40
Статья в формате PDF
115 KB...
14 08 2026 4:11:34
Статья в формате PDF
127 KB...
12 08 2026 18:19:46
Статья в формате PDF
118 KB...
10 08 2026 2:44:50
Статья в формате PDF
109 KB...
09 08 2026 10:31:52
Статья в формате PDF
110 KB...
08 08 2026 4:46:34
Статья в формате PDF
140 KB...
07 08 2026 23:13:46
Статья в формате PDF
104 KB...
06 08 2026 19:51:20
Статья в формате PDF
302 KB...
05 08 2026 12:57:43
Статья в формате PDF
94 KB...
04 08 2026 22:12:36
Проведен анализ результатов многолетних исследований по выявлению состава и объема видового разнообразия,расположенных в наземных экосистемах региона. Наибольшая видовая насыщенность отмечена в среднегорной части района – темнохвойных лесах, где господствует пихта кавказская (запас на исследуемых территориях – 3950 тыс.м3, сомкнутость от 0,5 до 0,9). Нижний подъярус составляют бук восточный, эндемики – дуб скальный, липа кавказская, третичные реликты: граб кавказский, тис ягодный.Геоботанические описания экосистем субальпийских лугов Лагонакского нагорья(1500 м н.у.м.) показал всего 39 видов растений, что говорит о низком видовом богатстве этого сообщества. Число видов на площади 16 м2 изменялось от 7 до 26, в среднем 14,3 вида. Проективное покрытие почвы цветковыми растениями в среднем составляет 19 %. Экосистемы субальпийских лугов хаpaктеризуются высокой относительной численностью животного населения при сравнительно небольшом количестве видов. Здесь доминирует полевка кустариниковая – 51,3 %, обычны – крот кавказский– 2,0 %, другие виды редки, но хаpaктерны – бурозубка кавказская– 6,4 %, мышовка кавказская, а вдоль ручьев – полевка Роберта – 8,2 %. Регулярное сенокошение лугов приводит к обеднению флористического состава, снижению общей высоты травостоя и как следствие, к деградации, выпадению бурозубки кавказской, крота кавказского и полевки прометеевой, численность которых падает до 1,0 %. В результате антропогенного пресса в экосистемах горных поясов, первоначальная структура растительного и животного состава изменена почти на 70 % исследуемой территории. Экосистемы, сформированные в каменных осыпях, криволесьях, парковых лесах региона хаpaктеризуются богатым видовым составом и эндемичностью (от 30 до 70 %). Наиболее эффективным способом сохранения редких видов является охрана их в местах естественного обитания на особо охраняемых территориях. Необходимо выделить эталонные участки с редкими и уязвимыми видами и контролировать с учетом их экологических особенностей (например, горные склоны Пшеха-Су и Фишт с видами – лисохвост пушистоцветковый, лютик Елены, лапчатка чудесная, овсяница кавказская, овсяница джимильская; серна,тур западнокавказский,улар кавказский).
...
03 08 2026 12:31:57
Статья в формате PDF
330 KB...
02 08 2026 10:47:52
Статья в формате PDF
99 KB...
01 08 2026 10:59:50
В основе современной научной теории патологии должны лежать фундаментальные философские принципы бытия материи, из которых выводятся и обосновываются ее основные положения. В данной работе проведен анализ принципа подобия как частного выражения философского принципа субстанциального единства мира. Делается вывод, что один общий биологический процесс лежит в основе как нормальных, так и патологических явлений: приспособление есть сущность болезни.
...
31 07 2026 3:36:59
Обзор состояния кормления и причин падежа молодняка лисиц в ООО «Покровское зверохозяйство» Республики Саха (Якутия) в 2010 г.
...
30 07 2026 9:59:59
Статья в формате PDF
254 KB...
29 07 2026 18:15:10
Статья в формате PDF
134 KB...
28 07 2026 14:29:13
Статья в формате PDF
108 KB...
27 07 2026 22:47:38
Статья в формате PDF 230 KB...
25 07 2026 19:40:23
Статья в формате PDF
107 KB...
24 07 2026 6:26:28
В статье дана хаpaктеристика отдельных особенностей государственного участия в экономике. В частности, уделено внимание роли государства как гаранта существующей системы прав собственности, монополиста по производству общественных благ и хозяйствующего субъекта, стремящегося к максимизации собственных, неналоговых доходов.
...
23 07 2026 7:26:35
Статья в формате PDF
113 KB...
22 07 2026 1:21:55
Статья в формате PDF
109 KB...
21 07 2026 10:42:13
Статья в формате PDF
554 KB...
20 07 2026 8:49:57
В статье доктора искусствоведения профессора Саратовской консерватории, члeна-корреспондента Российской академии естествознания даётся обоснование нового научного направления – универсального искусствознания, целью которого является комплексное исследование художественного процесса с вовлечением всех видов искусства в их глобальном охвате, а также построение художественной картины мира как особого рода исторической памяти.
...
19 07 2026 5:42:32
Статья в формате PDF
91 KB...
18 07 2026 3:43:33
Статья в формате PDF
113 KB...
16 07 2026 6:21:20
Статья в формате PDF
255 KB...
15 07 2026 1:24:41
Статья в формате PDF
109 KB...
14 07 2026 5:20:37
Статья в формате PDF
249 KB...
13 07 2026 23:21:49
Статья в формате PDF
101 KB...
11 07 2026 21:46:50
Статья в формате PDF
104 KB...
10 07 2026 14:46:40
Статья в формате PDF
119 KB...
09 07 2026 3:59:15
Статья в формате PDF
135 KB...
08 07 2026 1:44:41
Статья в формате PDF
116 KB...
07 07 2026 17:12:26
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
