Власюк В. М. Фотоелектричні процеси в фоточутливих кремнієвих структурах з пасивованою поверхнею

В роботі узагальнені результати комплексних експериментальних і теоретичних досліджень особливостей процесів фотоелектричного перетворення енергії в фоточутливих кремнієвих структурах з пасивованою поверхнею. Розглянуті особливості протікання процесів генерації, рекомбінації і збирання нерівноважних носіїв заряду в цих структурах. Проаналізовані об’ємні та поверхневі рекомбінаційні процеси і їх вплив на ефективність фотоперетворення. Проведено дослідження ефективності використання шарів ІТО, ZnO, SiC, для створення гетеропереходів на кремнії з метою зменшення рекомбінаційних (ефективної швидкості поверхневої рекомбінації) і оптичних (коефіцієнт відбивання світла) втрат в кремнієвих сонячних елементах (СЕ). В припущенні, що рекомбінація в області просторового заряду (ОПЗ) визначається одним глибоким рівнем, виконано розрахунок її залежності від часу життя Щоклі-Ріда-Холла, який реалізується в вузькій ділянці ОПЗ. Визначено значення величини часу життя Щоклі-Ріда-Холла в ОПЗ та проведено його порівняння з часом життя в квазінейтральній області бази. Останній знаходився з вимірів спектральних залежностей внутрішнього квантового виходу струму короткого замикання. Оцінено характеристики глибоких центрів, які визначають швидкість рекомбінації в ОПЗ, зокрема, енергетичну глибину їх залягання, концентрацію та перерізи захоплення електронів та дірок цими центрами. Знайдено параметр екситонної безвипромінювальної рекомбінації, який виявився рівним 8,2∙1015 см-3. Досліджено вплив каналу екситонної безвипромінювальної рекомбінації на основні фотоелектричні і фотоенергетичні параметри кремнієвих СЕ, а саме, напругу розімкненого кола, чинник заповнення ВАХ та ефективність фотоперетворення кремнієвих СЕ у випадку великих і у випадку малих значень часів життя Шоклі-Ріда-Холла. Проаналізовано внесок екситонних ефектів у внутрішній квантовий вихід люмінесценції в кремнії. При цьому враховувався як позитивний ефект, пов’язаний з наявністю випромінювальної екситонної рекомбінації, так і негативний, викликаний внеском безвипромінювальної екситонної рекомбінації. Проаналізовані залежності внутрішнього квантового виходу люмінесценції в кремнії від рівнів легування і рівня збудження, а також від швидкості поверхневої рекомбінації при кімнатній температурі. Показано, що при часах життя Шоклі-Ріда-Холла, які перевищують одну мілісекунду, домінує позитивний ефект, а при менших – негативний.