Структура солнечного элемента с барьером Шоттки.

Солнечные элементы – это электронные приборы, осуществляющие прямое преобразование солнечного света в электрическую энергию. Несколько фотопреобразователей, соединенных в определенной последовательности на одной подложке, образуют так называемый солнечный модуль (СМ).

Солнечные элементы с барьером Шоттки, процесс изготовления которых наименее сложен, обычно применяются для исследовательских целей. Один из возможных способов изготовления элементов с барьером Шоттки состоит в последовательном осаждении на молибденовую подложку тонкого слоя (толщиной - 20 нм), легированного фосфором a - Si: Н, слоя нелегированного a - Si: Н и нанесении методом вакуумного испарения пленки палладия толщиной около 5 нм.

Конструкция фотоэлемента с барьером Шотки

Наиболее простые конструкции СЭ из а-Si:Н были созданы на основе структуры металл – полупроводник (диод Шотки).Несмотря на видимую простоту, их реализация достаточно проблематична – металлический электрод должен быть прозрачным и равномерным по толщине, а все состояния на границе металл/а-Si:Н – стабильными во времени. чаще всего солнечные элементы на основе а-Si:Н формируют на ленте из нержавеющей стали или на стеклянных подложках, покрытых проводящим слоем.

При использовании стеклянных подложек на них наносят прозрачную для света проводящую оксидную пленку (ТСО) из SnO2, In2O3 или SnO2+In2O3 (ITO), что позволяет освещать элемент через стекло. Поскольку у нелегированного слоя электронная проводимость выражена слабо, барьер Шотки создается за счет осаждения металлических пленок с высокой работой выхода (Pt, Rh, Pd), которая обуславливает образование области положительного объемного заряда (обедненного слоя) в а-Si:Н.

При нанесении аморфного кремния на металлическую подложку образуется нежелательный потенциальный барьер а-Si:Н/металлическая подложка, высоту которого необходимо уменьшать. Для этого используют подложки из металлов с малой работой выхода (Mo, Ni, Nb). Перед нанесением аморфного кремния желательно осадить на металлической подложке тонкий слой (10–30 нм) а-Si:Н, легированный фосфором. Не рекомендуется использовать в качестве материалов электродов легко диффундирующие в аморфный кремний металлы (например, Au и Al), а также Cu и Ag, поскольку а-Si:Н обладает плохой адгезией к ним. Отметим, что Uxx солнечных элементов с барьером Шотки на основе а-Si:Н обычно не превышает 0,6 В.

8.Омические контакты солнечных элементов. Солнечные элементы (СЭ) изготавливаются из материалов, которые напрямую преобразуют солнечный свет в электричество. Большая часть из коммерчески выпускаемых в настоящее время СЭ изготавливается из кремния (химический символ Si).

Омические контакты являются важным компонентом конструкции солнечных элементов, но их исследованию уделяется еще пока недостаточно внимания. Хотя с точки зрения теории уже достигнуты определенные успехи, процесс изготовления контактов все еще сопряжен с определенными трудностями.

Омический контакт применяется в диодах, транзисторах, в интегральных схемах и др. Этот контакт обладает малым сопротивлением, не искажает форму передаваемого сигнала и не создает в цепи электрических шумов. Для получения качественного контакта используют специальную технологию.

Омические контакты осуществляют в местах присоединения внешних выводов к полупроводниковому слою. Такие контакты не образуют дополнительного (паразитного) перехода. Получение омических контактов является задачей не менее важной, чем получение рабочих р-п переходов. Как видим, эта структура состоит из двух переходов: rf-n и т -, где через т обозначен слой металла. Оба перехода не являются инжектирующими, как было показано в предыдущих разделах. Кроме того, они не обладают и вентильными свойствами. Поэтому в целом структура п-п - т ведет себя почти как омическое сопротивление слоя п при любой полярности напряжения. Рассмотрим механизм прохождения токов. Пусть напряжение приложено минусом к слою п и плюсом к металлу. Тогда потенциалы слоев п и п повысятся, высота барьера п-г. Электроны из - слоя будут свободно переходить в - слой независимо от высоты барьера п-п, а понижение барьера п - т обеспечит переход электронов из п - слоя в / n - слой. Пусть теперь напряжение приложено плюсом к - слою.

Омический контакт к кремниевому солнечному элементу, включающий последовательно расположенные слои силицида никеля, никеля и оловосодержащего припоя, отличающийся тем, что на слое никеля дополнительно расположен слой меди толщиной 3 8 мкм.

Известны омические контакты для кремниевых солнечных элементов системы титан палладий серебро.Такие контакты применяются в основном для солнечных элементов космического назначения, где стоимость не является решающим фактором.
Для наземных солнечных элементов более целесообразно использовать омические контакты на основе неблагородных металлов, например многослойную систему, состоящую из последовательно расположенных слоев силицида никеля, никеля и оловосодержащего припоя.

Дата добавления: 2015-08-17