Ефективність фотоелектричного перетворення в тонкоплівкових сонячних елементах та Х-променевих детекторах на основі CdTe - Автореферат

У цьому плані надзвичайно перспективними є, зокрема, напівпровідникові сонячні елементи, в яких відбувається пряме перетворення оптичного випромінювання в електричну енергію, та плоскі детектори Х-променевого зображення. На ринку наземного застосування домінують й залишаться важливими в майбутньому сонячні елементи на основі пластин монокристалічного й полікристалічного кремнію, але все ширше застосовуються сонячні елементи на основі прямозонних напівпровідників із залученням тонкоплівкової технології. Вища ефективність фотоелектричного перетворення досягнута в сонячних модулях на основі CUINSE2 або CUINXGA1-XSE2, рекордне значення якої у разі лабораторних зразків наблизилось до 20 %. Дисертаційна робота виконана в рамках планів науково-дослідних робіт, які виконувалися або виконуються в ЧНУ в рамках Координаційних планів МОН України: «Фізичні процеси в гетероструктурних сонячних елементах на основі CDTE» (2006-2008 рр., № 0106U001454), Спільний українсько-білоруський проект «Механізми фотоелектричного перетворення сонячної енергії в електричну в напівпровідникових тонкоплівкових структурах на основі CDTE» (2007-2008 рр., № 0106U001454), а також проект СОСАЕ № 218000 Сьомої рамкової програми Європейської комісії «Трансєвропейська співпраця з метою створення засобів безпеки на основі Cd(Zn)Te» (2008-2009 рр.). Мета дисертаційної роботи - з‘ясування механізмів фізичних процесів, що визначають спектральний розподіл фотоелектричної квантової ефективності, струм короткого замикання, напругу розімкненого кола та коефіцієнт корисної дії тонкоплівкової гетероструктури CDS/CDTE, зясування можливостей застосування тонкоплівкового CDTE в детекторах з прямим перетворенням Х-променевого зображення в електричні сигнали.Результати розрахунків повного фотоелектричного квантового виходу h = hdrift hdif з використанням експериментальних кривих пропускання скла з ІТО покриттям, TITO(l), і шару CDS, TCDS(l), показують, що, варіюючи значеннями концентрації некомпенсованих акцепторів Na - Nd і часу життя електронів ?n, можна отримати спектральні залежності різної форми, включаючи подібні до експериментально виміряних кривих (рис. Ефективність збирання заряду в збідненому шарі визначається формулою Гехта, але з урахуванням неоднорідності електричного поля в діодній структурі (рис. З аналізу отриманих даних випливає важливий висновок: при часі життя носіїв заряду t ? 10-8 с рекомбінаційними втратами в області просторового заряду можна знехтувати в широких межах зміни концентрації некомпенсованих акцепторів Na - Nd ? 1014 см-3 в той час, як для t = 10-10-10-11 с це можливо, коли тільки Na - Nd перевищує 1016 см-3. При достатньо великих значеннях Ln має місце практично повне збирання заряду й густина повного струму короткого замикання Jsc досягає свого максимального значення 28.7 МА/см2 (рис. Отже, густину струму слід представити сумою генераційно-рекомбінаційної й надбарєрної компонент: Результати розрахунків за формулою (6) добре узгоджується з результатами вимірів як прямого, так і оберненого струмів при прийнятних значеннях ефективних часів життя tno і tpo, енергії іонізації генераційно-рекомбінаційного центру Et = 0.73 ЕВ і концентрації некомпенсованих акцепторів (рис.

Основний зміст роботи