Фізичні властивості кремнієвих фотоперетворювачів з вбудованими дельта та псі шарами - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукНауковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор Скришевський Валерій Антонович, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, професор кафедри напівпровідникової електроніки. Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Євтух Анатолій Антонович, Інститут фізики напівпровідників НАН України, провідний науковий співробітник; кандидат фізико-математичних наук Кондратенко Сергій Вікторович, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, асистент кафедри оптики. Захист відбудеться «24» вересня 2007 року о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.31 у Київському національному університеті імені Тараса Шевченка (03022, м.Ефективність фотоперетворення сонячного елемента (СЕ) суттєво зменшується за рахунок: впливу послідовного та шунтуючого опору; наскрізного проходження квантів з енергією меншою ніж ширина забороненої зони, рекомбінації носіїв в обємі напівпровідника, в області просторового заряду та на межах поділу; відбиття від фронтальної поверхні (чи меж поділу); поглинання частини енергії в приповерхневому неактивному шарі; генерації лише однієї електронно-діркової пари внаслідок поглинання квантів з енергією більшою ніж ширина забороненої зони. Не існувало ні теоретичних розрахунків, ні експерименту, що показували б, як за допомогою тонкого порівняно з шириною області просторового заряду широкозонного напівпровідника (д-шару) отримати покращання характеристик фотоперетворення елемента. Для досягнення мети вирішувалися такі завдання: - визначення впливу енергетичних характеристик та геометрії д-шарів, вбудованих в область просторового заряду p-n переходу, на процеси темнового та фото струмопереносу в n-p переході і на параметри фотоперетворення в СЕ з n-p переходом; Обєкт дослідження - кремнієвий n-p перехід, в якому може відбуватися домішковий фотовольтаїчний ефект, n-p перехід з шаром ПК та гетероструктури типу ПК-кремній. Особистий внесок здобувача полягає в проведенні експериментів по дослідженню керуванням рекомбінаційними властивостями структур з гетеропереходом ПК-кремній [1-5,8-11,13], дослідженні розподілу наведеного фотоструму в структурах з ПК [2,3,8,11,12,14], дослідженні фотовольтаїчного ефекту в структурах метал-надтонкий шар ПК-кремній [16], моделюванні фотовольтаїчних характеристик досліджуваних структур за допомогою пакету PC1D [2,5,8,12], теоретичному розрахунку ВАХ n-p переходів з д-шаром в області просторового заряду [6,7,15], участі в розробці моделі кремнієвого фотоперетворювача з д-шаром , в обговоренні та аналізі результатів.Показано можливість збільшення напруги холостого ходу та густини струму короткого замикання внаслідок зменшення темнових струмів та додатковій фотогенерації в області енергій квантів 0.5 ЕВ<hн<1.12 ЕВ в д-шарі. Визначені параметри д-шару (висота потенціального барєра, ширина, положення, коефіцієнт поглинання), які можуть забезпечити зростання ефективності фотоперетворення. Обґрунтовано методику аналізу впливу стану поверхні на рекомбінаційні характеристики гетерограниці ПК-кремній з аналізу спектральних залежностей jk.з. в умовах тильного освітлення p-n переходу, який має тонкий шар ПК на тильній поверхні. Показано, що адсорбція вологи змінює величину швидкості рекомбінації на межі поділу ПК (наноструктурований кремній)-кремній. Характер залежностей напруги холостого ходу, струму короткого замикання, зовнішньої квантової ефективності від товщини шару ПК свідчить, що останній відіграє роль тунельно-прозорого діелектрика в МДН структурі.