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
114 KB...
10 10 2026 16:41:40
Статья в формате PDF 106 KB...
09 10 2026 9:55:28
Статья в формате PDF
101 KB...
08 10 2026 22:25:42
Статья в формате PDF
100 KB...
07 10 2026 4:21:55
Статья в формате PDF
121 KB...
06 10 2026 8:18:19
Статья в формате PDF
137 KB...
05 10 2026 19:22:40
Статья в формате PDF
120 KB...
03 10 2026 7:22:25
Статья в формате PDF
267 KB...
02 10 2026 13:36:45
Статья в формате PDF
298 KB...
01 10 2026 16:53:17
Статья в формате PDF
121 KB...
30 09 2026 23:42:57
Для оценки современного состояния природного фона и его изменений под действием техногенных факторов выполнены геохимические исследования почв на различных объектах нефтегазового комплекса Якутии. Показано, что при попадании в почву нефть и нефтепродукты сорбируются почвогрунтами и смешиваются с нативным органическим веществом почв, что приводит к изменению природного фона вплоть до формирования аномальных поверхностных геохимических полей техногенного генезиса.
...
29 09 2026 5:12:43
Статья в формате PDF
112 KB...
28 09 2026 23:10:59
Статья в формате PDF
95 KB...
27 09 2026 10:48:53
Статья в формате PDF
98 KB...
25 09 2026 11:11:51
Статья в формате PDF
267 KB...
24 09 2026 17:40:51
Перечень веществ, обладающих cпepмицидной активностью, используемых в гинекологической пpaктике в качестве местных пpoтивoзaчaточных средств, весьма ограничен. Бензалконий хлорид, мирамистин и этоний, являющиеся бисчетвертичными аммониевыми основаниями и относящиеся к катионным поверхностно-активным веществам, то есть детергентам, обладают способностью, проявляя cпepмицидную активность, оказывать выраженное антимикробное действие. Известен в качестве cпepмицида с сочетанной антимикробной активностью ноноксинол-9. Антисептическое средство метиленовый синий – метилметионин-сульфоний хлорид – также имеет в своей структуре атом четвертичного азота и согласно литературным данным обладает cпepмицидным действием.
Проведённые эксперименты по определению cпepмицидной активности антимикробных соединений позволяют предположить, что установление факта принадлежности вещества к четвертичным аммониевым основаниям априори предполагает их cпepмицидную активность и возможность применения в качестве местных пpoтивoзaчaточных средств с сочетанной антимикробной активностью.
...
23 09 2026 6:23:54
Статья в формате PDF
259 KB...
22 09 2026 11:57:33
Статья в формате PDF
288 KB...
21 09 2026 6:44:34
Статья в формате PDF
274 KB...
20 09 2026 20:20:26
Статья в формате PDF
103 KB...
19 09 2026 18:18:20
Рассмотренные в статье особенности геологического строения и металлогении Восточной Тувы, в пределах которой сосредоточены перспективные объекты золото-медно-молибден-порфировой рудной формации, позволяют выделить золото-медно-молибденовую провинцию площадью около 70 тыс. км2. Приведена технология обогащения руды, которая обеспечивает высокие показатели извлечения золота, серебра, меди (общее извлечение в концентраты Au – 99,2 %, Ag – 92,0 %, Cu – 80,2 %). Полученный концентрат хаpaктеризуется высокими содержаниями меди (50 %), а также золота и серебра, что позволяет относить концентрат к медным концентратам высшей марки КМО (ГОСТ 48-77-74).
...
18 09 2026 5:27:38
Статья в формате PDF
92 KB...
17 09 2026 10:34:51
Статья в формате PDF
124 KB...
14 09 2026 12:11:25
Статья в формате PDF
280 KB...
13 09 2026 20:22:23
Статья в формате PDF
257 KB...
12 09 2026 23:53:28
Статья в формате PDF
140 KB...
11 09 2026 10:37:33
Профилактика респираторных инфекций у детей раннего возраста на современном этапе включает воздействие на местные факторы защиты входных ворот инфекции. Исследовано 48 детей с ОРВИ, 27 с менингококковой инфекцией и 24 с коклюшем в возрасте до 15 месяцев включительно в острый период заболевания и период реконвалесценции. Контрольную группу составили 38 детей того же возраста. Бактериологическими и микроскопическими методами исследования обнаружены изменения в микробиоте слизистой ротоглотки, связанные преимущественно с ростом кандидозной микрофлоры. Наибольшие количественные показатели роста микобиоты в десятки раз выявлены при ОРВИ, тогда как при менингококковой инфекции при условии массивной антибактериальной терапии рост грибковых клеток был умеренным. Коклюш сопровождается на фоне значительных деструктивных процессов в эпителии ротоглотки незначительным ростом грибковой микробиоты.
...
10 09 2026 0:59:29
Статья в формате PDF
136 KB...
08 09 2026 2:15:36
Статья в формате PDF
259 KB...
07 09 2026 6:44:27
Статья в формате PDF
835 KB...
05 09 2026 21:50:37
Статья в формате PDF
134 KB...
04 09 2026 4:44:58
Статья в формате PDF
109 KB...
02 09 2026 17:38:53
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 ::
