Анотація. У роботі теоретично розраховано швидкість рекомбінації в області просторового заряду (ОПЗ) у кремнієвих бар’єрних структурах з великими часом життя за механізмом Шоклі–Ріда–Холла з урахуванням градієнта концентрації надлишкових електронно-діркових пар у базових областях при достатньо великих її значеннях. Проаналізовано залежності коефіцієнта неідеальності рекомбінації в ОПЗ у даному випадку від часу життя в ОПЗ та від прикладеної напруги. Показано, що при наявності градієнта концентрації пар величина коефіцієнта неідеальності рекомбінації в ОПЗ істотно зменшується. Установлено, що вказаний механізм забезпечує збільшення ефективного часу життя надлишкових електронно-діркових пар порівняно з випадком, коли він несуттєвий, що реалізується при достатньо низьких значеннях надлишкової концентрації електронно-діркових пар. Запропоновано та реалізовано метод знаходження експериментальної величини швидкості рекомбінації в ОПЗ у високоефективних кремнієвих сонячних елементах з використанням припущення про гауссовий розподіл оберненого часу життя електронно-діркових пар в ОПЗ. Показано, що при достатньо великих надлишкових концентраціях електронно-діркових пар ефективна швидкість рекомбінації в ОПЗ складається з рекомбінації в ОПЗ та об’ємної рекомбінації в області, де відбулося спрямлення зон. Виконано порівняння розвинутої теорії з експериментом та показано, що між ними існує узгодження. З порівняння теорії з експериментом для низки кремнієвих сонячних елементів визначено час життя в ОПЗ та відношення перерізу захоплення дірки до перерізу захоплення електрона. Виконано конкретні оцінки впливу рекомбінації в ОПЗ на ключові характеристики високоефективних кремнієвих сонячних елементів, зокрема на ефективність фотоперетворення та напругу розімкненого кола. Показано, зокрема, що цей вплив визначається не лише часами життя носіїв заряду в ОПЗ, а й відношенням перерізів захоплення дірок до перерізів захоплення електронів σp /σn . Так, у випадку, коли σp /σn < 1, цей вплив істотно посилюється, а у випадку, коли σp /σn > 1, послаблюється. У Додатку 2 детально проаналізовано необхідність урахування в кремнії часу життя безвипромінювальної екситонної Оже рекомбінації за участю глибоких домішок. Показано, зокрема, що його врахування дозволяє узгодити між собою теоретичні та експериментальні залежності для ефективного часу життя в об’ємі кремнію.

Ключові слова:кремнієвий сонячний елемент, швидкість рекомбінації в ОПЗ, напруга розімкненого кола, струм короткого замикання, ефективність фотоперетворення.

Текст статті (PDF)

Назад до 27 (1)