40
Функциональные материалы для приборов и систем в Функциональные материалы для приборов и систем в энергетике, Москва, энергетике, Москва, 28-30 сентября 2010 г. 28-30 сентября 2010 г. Разработка многобарьерных Разработка многобарьерных кремниевых кремниевых фотоэлектрических фотоэлектрических преобразователей преобразователей В.П.Кост В.П.Кост ы ы лёв лёв , В.Г.Литовченко, , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко Институт физики полупроводников им.В.Е.Лашкарёва Институт физики полупроводников им.В.Е.Лашкарёва Национальной Академии Наук Украины Национальной Академии Наук Украины 03028, Киев-28, пр. Науки, 41 03028, Киев-28, пр. Науки, 41

В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Функциональные материалы для приборов и систем в энергетике, Москва, 28-30 сентября 2010 г. Разработка многобарьерных кремниевых фотоэлектрических преобразователей. В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

Функциональные материалы для приборов и систем в энергетике, Функциональные материалы для приборов и систем в энергетике, Москва, Москва, 28-30 сентября 2010 г. 28-30 сентября 2010 г.

Разработка многобарьерныхРазработка многобарьерныхкремниевых фотоэлектрическихкремниевых фотоэлектрических

преобразователейпреобразователей

Функциональные материалы для приборов и систем в энергетике, Функциональные материалы для приборов и систем в энергетике, Москва, Москва, 28-30 сентября 2010 г. 28-30 сентября 2010 г.

Разработка многобарьерныхРазработка многобарьерныхкремниевых фотоэлектрическихкремниевых фотоэлектрических

преобразователейпреобразователей

В.П.КостВ.П.Костыылёвлёв, В.Г.Литовченко,, В.Г.Литовченко,В.Ф.Мачулин, А.В.СаченкоВ.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

Институт физики полупроводников им.В.Е.Лашкарёва Институт физики полупроводников им.В.Е.Лашкарёва Национальной Академии Наук УкраиныНациональной Академии Наук Украины

03028, Киев-28, пр. Науки, 4103028, Киев-28, пр. Науки, 41

Page 2: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

Доклад посвящён обзору результатов работ по Доклад посвящён обзору результатов работ по разработке физических и физико-технологических разработке физических и физико-технологических основ создания высокоэффективных (КПДоснов создания высокоэффективных (КПД20%, 20%, АМ1,5) солнечных элементов (СЭ) на основе АМ1,5) солнечных элементов (СЭ) на основе кремниевых многослойных структур с кремниевых многослойных структур с комбинированными диффузионно-полевыми комбинированными диффузионно-полевыми барьерами космического и наземного назначения, барьерами космического и наземного назначения, выполненных в выполненных в отделе отделе физических основ физических основ полупроводниковой фотоэнергетикиполупроводниковой фотоэнергетики Института Института физики полупроводников им. В.Е.Лашкарёва НАН физики полупроводников им. В.Е.Лашкарёва НАН Украины.Украины.

Доклад посвящён обзору результатов работ по Доклад посвящён обзору результатов работ по разработке физических и физико-технологических разработке физических и физико-технологических основ создания высокоэффективных (КПДоснов создания высокоэффективных (КПД20%, 20%, АМ1,5) солнечных элементов (СЭ) на основе АМ1,5) солнечных элементов (СЭ) на основе кремниевых многослойных структур с кремниевых многослойных структур с комбинированными диффузионно-полевыми комбинированными диффузионно-полевыми барьерами космического и наземного назначения, барьерами космического и наземного назначения, выполненных в выполненных в отделе отделе физических основ физических основ полупроводниковой фотоэнергетикиполупроводниковой фотоэнергетики Института Института физики полупроводников им. В.Е.Лашкарёва НАН физики полупроводников им. В.Е.Лашкарёва НАН Украины.Украины.

Page 3: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

Особенность подхода:Особенность подхода:Высокоэффективные ФП Высокоэффективные ФП

случайслучай больших значений объёмного времени жизни больших значений объёмного времени жизни неравновесных неравновесных неосновных неосновных носителей заряда, носителей заряда,

(длина диффузии неосновных носителей заряда (длина диффузии неосновных носителей заряда порядка, или больше толщины ФП), когда необходимо порядка, или больше толщины ФП), когда необходимо

рассматривать и учитывать дополнительные рассматривать и учитывать дополнительные механизмы генерационно-рекомбинационных механизмы генерационно-рекомбинационных

процессов (процессов (поверхностный, Оже, экситонный, поверхностный, Оже, экситонный, туннельный, излучательныйтуннельный, излучательный), которыми до недавнего ), которыми до недавнего

времени пренебрегали вследствие их малости по времени пренебрегали вследствие их малости по сравнению с объёмным механизмом Шокли-Рида-сравнению с объёмным механизмом Шокли-Рида-

Холла.Холла.

Особенность подхода:Особенность подхода:Высокоэффективные ФП Высокоэффективные ФП

случайслучай больших значений объёмного времени жизни больших значений объёмного времени жизни неравновесных неравновесных неосновных неосновных носителей заряда, носителей заряда,

(длина диффузии неосновных носителей заряда (длина диффузии неосновных носителей заряда порядка, или больше толщины ФП), когда необходимо порядка, или больше толщины ФП), когда необходимо

рассматривать и учитывать дополнительные рассматривать и учитывать дополнительные механизмы генерационно-рекомбинационных механизмы генерационно-рекомбинационных

процессов (процессов (поверхностный, Оже, экситонный, поверхностный, Оже, экситонный, туннельный, излучательныйтуннельный, излучательный), которыми до недавнего ), которыми до недавнего

времени пренебрегали вследствие их малости по времени пренебрегали вследствие их малости по сравнению с объёмным механизмом Шокли-Рида-сравнению с объёмным механизмом Шокли-Рида-

Холла.Холла.

Page 4: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

Конструкция кремниевого СЭ дифузионного типа с базой р-типа и его зонная диаграмма

Недостатки : Большие рекомбинационные потери в эмиттерной области – рекомбинация Шокли-Рида, рекомбинация Оже В ИТОГЕ- низкая коротковолновая чувствительность

МНОГОСЛОЙНАЯ КРЕМНИЕВАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ КРЕМНИЕВАЯ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ СТРУКТУРА С СТРУКТУРА С ДИФФУЗИОННЫМИ БАРЬЕРАМИДИФФУЗИОННЫМИ БАРЬЕРАМИ

МНОГОСЛОЙНАЯ КРЕМНИЕВАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ КРЕМНИЕВАЯ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ СТРУКТУРА С СТРУКТУРА С ДИФФУЗИОННЫМИ БАРЬЕРАМИДИФФУЗИОННЫМИ БАРЬЕРАМИ

0 Wp+W d x

n+ p p+ EC

EF

EI

EV

Si

Wn+

p+-Si

Al

n+-Si

Si3N4

p-Si

Al

Page 5: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

Конструкция кремниевого СЭ инверсионного (полевого) типа и его зонная диаграма

Преимущества: Сильное приповерхностное поле, минимально возможная глубина залегания разделяющего барьера, минимизированная скорость поверхностной рекомбинации, отсутствие рекомбинации Оже и Шокли-Рида в эмиттере высокая коротковолновая чувствительность

Недостатки : большое сопротивление эмиттерной области ( 1 000 Ом/кв ) В ИТОГЕ – относительно низкие значения FF (0,72…0,76 на см2)

МНОГОСЛОЙНАЯ КРЕМНИЕВАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ КРЕМНИЕВАЯ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ СТРУКТУРА С СТРУКТУРА С ИНВЕРСИОННЫМИ (ПОЛЕВЫМИ) БАРЬЕРАМИ - ИНВЕРСИОННЫМИ (ПОЛЕВЫМИ) БАРЬЕРАМИ - А.П. Горбань, В.Г. ЛитовченкоА.П. Горбань, В.Г. Литовченко Позиционно-чувствительные планарные фотоэлементы на основе системы Si-SiOПозиционно-чувствительные планарные фотоэлементы на основе системы Si-SiO22 // //

Полупроводниковая техника и микроэлектроника. - Полупроводниковая техника и микроэлектроника. - 1970.1970. - Вып.4. - С.77-83. - Вып.4. - С.77-83.

МНОГОСЛОЙНАЯ КРЕМНИЕВАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ КРЕМНИЕВАЯ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ СТРУКТУРА С СТРУКТУРА С ИНВЕРСИОННЫМИ (ПОЛЕВЫМИ) БАРЬЕРАМИ - ИНВЕРСИОННЫМИ (ПОЛЕВЫМИ) БАРЬЕРАМИ - А.П. Горбань, В.Г. ЛитовченкоА.П. Горбань, В.Г. Литовченко Позиционно-чувствительные планарные фотоэлементы на основе системы Si-SiOПозиционно-чувствительные планарные фотоэлементы на основе системы Si-SiO22 // //

Полупроводниковая техника и микроэлектроника. - Полупроводниковая техника и микроэлектроника. - 1970.1970. - Вып.4. - С.77-83. - Вып.4. - С.77-83.

Si

invn+

W0 Wp+d x

SiO2

EC

EF

EI

EV

p p+

++

Ns0+++

+ + + + + + + + + + + + + + + + +

Al

p+-Si

inversionn+-Si

SiO2

Al

p-Si n+-Si

Page 6: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

Конструкция кремниевого СЭ дифузионно-полевого типа и его зонная диаграмма Объединены преимущества СЭ диффузионного и инверсионного (полевого) типов:Уменьшенный уровень легирования эмиттера избавляет от рекомбинационных потерь по механизмам Оже и Шокли-Рида, наличие слоя обогащения минимизирует скорость поверхностной рекомбинации высокая коротковолновая чувствительность, высокие значения FF

МНОГОСЛОЙНАЯ КРЕМНИЕВАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ КРЕМНИЕВАЯ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ СТРУКТУРА С СТРУКТУРА С КОМБИНИРОВАННЫМИКОМБИНИРОВАННЫМИ ДИФФУЗИОННО- ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИ - ПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИ - А.П. Горбань, А.П. Горбань,

В.П. Костылёв, В.Г. Литовченко [и др.] Высокоэффективные диффузионно-полевые В.П. Костылёв, В.Г. Литовченко [и др.] Высокоэффективные диффузионно-полевые кремниевые солнечные элементы с термически окисленной поверхностью // : конф. кремниевые солнечные элементы с термически окисленной поверхностью // : конф.

“Физические проблемы МДП-интегральной электроники”. - Севастополь. - “Физические проблемы МДП-интегральной электроники”. - Севастополь. - 1990.1990. - С.58. - С.58.

МНОГОСЛОЙНАЯ КРЕМНИЕВАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ КРЕМНИЕВАЯ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ СТРУКТУРА С СТРУКТУРА С КОМБИНИРОВАННЫМИКОМБИНИРОВАННЫМИ ДИФФУЗИОННО- ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИ - ПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИ - А.П. Горбань, А.П. Горбань,

В.П. Костылёв, В.Г. Литовченко [и др.] Высокоэффективные диффузионно-полевые В.П. Костылёв, В.Г. Литовченко [и др.] Высокоэффективные диффузионно-полевые кремниевые солнечные элементы с термически окисленной поверхностью // : конф. кремниевые солнечные элементы с термически окисленной поверхностью // : конф.

“Физические проблемы МДП-интегральной электроники”. - Севастополь. - “Физические проблемы МДП-интегральной электроники”. - Севастополь. - 1990.1990. - С.58. - С.58.

+ + + + + + + + + + + + + + + + ++

Al

p+-Si

Индуцирован-ный n++-Si

SiO2+ Si3N4

Al

n+-Sip-Si

p+ pn+n++

EV

EF

EI

EC

SiO2

++++++

Ns0

0 x dWn W Wp+

Si

Page 7: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

p+ pn+n++

EV

EF

EI

EC

SiO2

++++++

Ns0

0 x dWn W Wp+

Si

Конструкция кремниевого СЭ диффузионно-полевого типа с базой р-типа и его зонная диаграмма: 1 - фронтальный металлический гребёнчатый электрод (Al); 2 - просветляющий слой нитрида кремния товщиной 4050 нм; 3 - заряженный диэлектрический слой SiO2 толщиной до 30 нм; 4 - индуцированный n++-слой; 5 - диффузионный n+-слой;6 - квазинейтральная базовая область (р-Si); 7 - диффузионный р+-слой - антирекомбинационный изотипный переход на тыльной поверхности; 8 - тыльная металлизация (Al); Wn и Wp+ - толщины индуцированного n++- и диффузионного тыльного р+-слоёв; Wp+-W и d - толщины квазинейтральной базы и СЭ

МНОГОСЛОЙНАЯ КРЕМНИЕВАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ КРЕМНИЕВАЯ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ СТРУКТУРА С СТРУКТУРА С КОМБИНИРОВАННЫМИКОМБИНИРОВАННЫМИ ДИФФУЗИОННО- ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ ПОЛЕВЫМИ

БАРЬЕРАМИБАРЬЕРАМИ

МНОГОСЛОЙНАЯ КРЕМНИЕВАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ КРЕМНИЕВАЯ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ СТРУКТУРА С СТРУКТУРА С КОМБИНИРОВАННЫМИКОМБИНИРОВАННЫМИ ДИФФУЗИОННО- ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ ПОЛЕВЫМИ

БАРЬЕРАМИБАРЬЕРАМИ

Page 8: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

CCолнечные элементы космического и наземного олнечные элементы космического и наземного назначения на основе кремниевых многослойных назначения на основе кремниевых многослойных

структур с диффузионно-полевыми барьерамиструктур с диффузионно-полевыми барьерами

CCолнечные элементы космического и наземного олнечные элементы космического и наземного назначения на основе кремниевых многослойных назначения на основе кремниевых многослойных

структур с диффузионно-полевыми барьерамиструктур с диффузионно-полевыми барьерами

1 1 ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИЗБЫТОЧНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА НА ИЗБЫТОЧНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА НА

ЭФФЕКТИВНУЮ СКОРОСТЬ ЭФФЕКТИВНУЮ СКОРОСТЬ ПОВЕРХНОСТНОЙ РЕКОМБИНАЦИИПОВЕРХНОСТНОЙ РЕКОМБИНАЦИИ

1 1 ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИЗБЫТОЧНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА НА ИЗБЫТОЧНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА НА

ЭФФЕКТИВНУЮ СКОРОСТЬ ЭФФЕКТИВНУЮ СКОРОСТЬ ПОВЕРХНОСТНОЙ РЕКОМБИНАЦИИПОВЕРХНОСТНОЙ РЕКОМБИНАЦИИ

3 3 ЭКСИТОННЫЕ ЭФФЕКТЫ В ЭКСИТОННЫЕ ЭФФЕКТЫ В КРИСТАЛЛИЧЧЕСКОМ КРЕМНИИ И ИХ КРИСТАЛЛИЧЧЕСКОМ КРЕМНИИ И ИХ

ВЛИЯНИЕ НА ПРОЦЕССЫ ВЛИЯНИЕ НА ПРОЦЕССЫ ФОТОЕЛЕКТРИЧЕСКОГО ФОТОЕЛЕКТРИЧЕСКОГО

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ

3 3 ЭКСИТОННЫЕ ЭФФЕКТЫ В ЭКСИТОННЫЕ ЭФФЕКТЫ В КРИСТАЛЛИЧЧЕСКОМ КРЕМНИИ И ИХ КРИСТАЛЛИЧЧЕСКОМ КРЕМНИИ И ИХ

ВЛИЯНИЕ НА ПРОЦЕССЫ ВЛИЯНИЕ НА ПРОЦЕССЫ ФОТОЕЛЕКТРИЧЕСКОГО ФОТОЕЛЕКТРИЧЕСКОГО

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ

2 2 МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ РЕКОМБИНАЦИОННЫХ ТОКОВ В РЕКОМБИНАЦИОННЫХ ТОКОВ В

ПРЯМОСМЕЩЕННЫХ ПРЯМОСМЕЩЕННЫХ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ КРЕМНИЕВЫХ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ КРЕМНИЕВЫХ

МНОГОСЛОЙНЫХ МНОГОСЛОЙНЫХ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ СТРУКТУРАХФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ СТРУКТУРАХ

2 2 МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ РЕКОМБИНАЦИОННЫХ ТОКОВ В РЕКОМБИНАЦИОННЫХ ТОКОВ В

ПРЯМОСМЕЩЕННЫХ ПРЯМОСМЕЩЕННЫХ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ КРЕМНИЕВЫХ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫХ КРЕМНИЕВЫХ

МНОГОСЛОЙНЫХ МНОГОСЛОЙНЫХ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ СТРУКТУРАХФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ СТРУКТУРАХ

4 4 МЕХАНИЗМЫМЕХАНИЗМЫ РЕКОМБИНАЦИИРЕКОМБИНАЦИИ В В КРЕМНИЕВЫХ КРЕМНИЕВЫХ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ

СТРУКТУРАХ С ПРОСТРАНСТВЕННО-СТРУКТУРАХ С ПРОСТРАНСТВЕННО-НЕОДНОРОДНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ НЕОДНОРОДНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ

РЕКОМБИНАЦИОННЫХ ЦЕНТРОВРЕКОМБИНАЦИОННЫХ ЦЕНТРОВ

4 4 МЕХАНИЗМЫМЕХАНИЗМЫ РЕКОМБИНАЦИИРЕКОМБИНАЦИИ В В КРЕМНИЕВЫХ КРЕМНИЕВЫХ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ

СТРУКТУРАХ С ПРОСТРАНСТВЕННО-СТРУКТУРАХ С ПРОСТРАНСТВЕННО-НЕОДНОРОДНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ НЕОДНОРОДНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ

РЕКОМБИНАЦИОННЫХ ЦЕНТРОВРЕКОМБИНАЦИОННЫХ ЦЕНТРОВ

5 5 ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ФОТОЭФФЕКТОВ В СИСТЕМАХ SI-SIO2 С ФОТОЭФФЕКТОВ В СИСТЕМАХ SI-SIO2 С ТЕКСТУРИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮТЕКСТУРИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

5 5 ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ФОТОЭФФЕКТОВ В СИСТЕМАХ SI-SIO2 С ФОТОЭФФЕКТОВ В СИСТЕМАХ SI-SIO2 С ТЕКСТУРИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮТЕКСТУРИРОВАННОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

6 6 ОСОБЕННОСТИОСОБЕННОСТИ ПРОСВЕТЛЕНИЯ И ПРОСВЕТЛЕНИЯ И ПАССИВАЦИИ ФП С ПАССИВАЦИИ ФП С

КОМБИНИРОВАННЫМИ ДИФФУЗИОННО-КОМБИНИРОВАННЫМИ ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИ

6 6 ОСОБЕННОСТИОСОБЕННОСТИ ПРОСВЕТЛЕНИЯ И ПРОСВЕТЛЕНИЯ И ПАССИВАЦИИ ФП С ПАССИВАЦИИ ФП С

КОМБИНИРОВАННЫМИ ДИФФУЗИОННО-КОМБИНИРОВАННЫМИ ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИ

Page 9: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИЗБЫТОЧНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА НА ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИЗБЫТОЧНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА НА ЭФФЕКТИВНУЮ СКОРОСТЬ ПОВЕРХНОСТНОЙ РЕКОМБИНАЦИИЭФФЕКТИВНУЮ СКОРОСТЬ ПОВЕРХНОСТНОЙ РЕКОМБИНАЦИИ

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИЗБЫТОЧНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА НА ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИЗБЫТОЧНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА НА ЭФФЕКТИВНУЮ СКОРОСТЬ ПОВЕРХНОСТНОЙ РЕКОМБИНАЦИИЭФФЕКТИВНУЮ СКОРОСТЬ ПОВЕРХНОСТНОЙ РЕКОМБИНАЦИИ

)/exp()exp()()/exp()exp()(

)()(

kTEnYnnCkTEnYnpC

nnpNCCwS

tispnstispps

pptpsnspeff

0)()1)(()1)((2

2

1

0

0 pps

Yp

Yp

SinpYenpenn

kT

Q SS

Уравнение интегральной нейтральности:

Page 10: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИЗБЫТОЧНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА НА ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИЗБЫТОЧНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА НА ЭФФЕКТИВНУЮ СКОРОСТЬ ПОВЕРХНОСТНОЙ РЕКОМБИНАЦИИЭФФЕКТИВНУЮ СКОРОСТЬ ПОВЕРХНОСТНОЙ РЕКОМБИНАЦИИ

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИЗБЫТОЧНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА НА ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИЗБЫТОЧНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА НА ЭФФЕКТИВНУЮ СКОРОСТЬ ПОВЕРХНОСТНОЙ РЕКОМБИНАЦИИЭФФЕКТИВНУЮ СКОРОСТЬ ПОВЕРХНОСТНОЙ РЕКОМБИНАЦИИ

Рис.1 Зависимости Seff от N0, рассчитанные дляQ0 > 0 (1-4) и для Q0 <0 (1'-4').pp= 1015cм-3, T=300K, Nt=1011cм-2, Et=0,Cn=Cp=10-9cм3/с, Δn = 100 (1,1'), 1010 (2-2'),1014 (3-3') и 1017cм-3 (4-4').

Рис. 2 Зависимости Seff(N0) для Q0 > 0 (1-3) и для Q0 < 0 (1'-3'). Δn=106 cм-3, pp =1014 (1,1'), 1015 (2-2') и 1016cм-3 (3-3'). Значения других параметров такие же, как на рис.1

1010

1011

1012

10 -1

10 1

10 3

10 5

107

Q0<0

Q0>0

101610

15

pp=1014

Seff, см/с

N0, см-2

nn=100 cm-3

1014

1010

1017

Q0>0

Q0<0

Page 11: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

Рис.3 Температурные зависимости Seff дляQ0 > 0 (1-3) и Q0 < 0 (1'-3'). pp= 1015cм-3,Δn = 106cм-3, N0=3 1010(1,1'), 61010 (2-2')и 11011 cм-2 (3-3'). Значения других параметров такие же, как на рис.1

Рис.4 Зависимости Seff от уровня инжекции Δn,при Q0 > 0 (1-3) и Q0 <0 (1'-3'). N0=61010 cм-2, pp= 1016 (1,1'), 1015 (2-2') и 1014cм-3 (3-3').Значения других параметров такие же, как на рис.1

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИЗБЫТОЧНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА НА ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИЗБЫТОЧНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА НА ЭФФЕКТИВНУЮ СКОРОСТЬ ПОВЕРХНОСТНОЙ РЕКОМБИНАЦИИЭФФЕКТИВНУЮ СКОРОСТЬ ПОВЕРХНОСТНОЙ РЕКОМБИНАЦИИ

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИЗБЫТОЧНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА НА ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИЗБЫТОЧНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА НА ЭФФЕКТИВНУЮ СКОРОСТЬ ПОВЕРХНОСТНОЙ РЕКОМБИНАЦИИЭФФЕКТИВНУЮ СКОРОСТЬ ПОВЕРХНОСТНОЙ РЕКОМБИНАЦИИ

N0=3 1010

6 1010

1 1011

pp=1016

1015

1014

Page 12: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

предлжен самосогласованный подход к рассмотрению поверхностных рекомбинационных потерь в высокоэффективных кремниевых СЭ, учитывающий влияние на Seff зарядовых и рекомбинационных характеристик ГР ДП, концентрации легирующих примесей в эмиттере и в базовой области, а также уровня инжекции неосновных носителей заряда. пассивация поверхности базовой области кремниевой фоточувствительной структуры или сравнительно слабо легированного эмиттера диэлектрическим слоем, содержащим встроенный заряд того же знака, что и знак основных носителей заряда в прилежащем полупроводниковом слое, может привести к катастрофически сильному увеличению поверхностных рекомбинационных потерь вследствие образования приповерхностной ОПЗ, обедненной на основные носители заряда.

при образовании приповерхностных слоев обогащения или инверсии поверхностные рекомбинационные потери при малых уровнях инжекции существенно уменьшаются.

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИЗБЫТОЧНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА НА ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИЗБЫТОЧНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА НА ЭФФЕКТИВНУЮ СКОРОСТЬ ПОВЕРХНОСТНОЙ РЕКОМБИНАЦИИЭФФЕКТИВНУЮ СКОРОСТЬ ПОВЕРХНОСТНОЙ РЕКОМБИНАЦИИ

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИЗБЫТОЧНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА НА ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИЗБЫТОЧНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА НА ЭФФЕКТИВНУЮ СКОРОСТЬ ПОВЕРХНОСТНОЙ РЕКОМБИНАЦИИЭФФЕКТИВНУЮ СКОРОСТЬ ПОВЕРХНОСТНОЙ РЕКОМБИНАЦИИ

Page 13: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИ: 1. Линейный уровень возбуждения: 2. Корректно учтена СПР. 3.  В n+ - и p+ - рекомбинация Оже. 4.  Механизмы рекомбинации в базе: Шокли – Рида межзонная Оже, излучательная межзонная, экситонная - излучательная,

безызлучательная с участием примеси по механизму Оже

5. Отражение света внутрь ФП 6.  Поглощение света на свободных

носителях в n+ - и p+ - в борновском приближении ( квантовая модель )

7. Вырождение носителей в сильнолегированных n+ - и p+ - областях

8. Эффект сужения зон в сильнолегированных n+ - и p+ - областях

ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КРЕМНИЕВОГО СОЛНЕЧНОГО ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КРЕМНИЕВОГО СОЛНЕЧНОГО ЭЛЕМЕНТА. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТА. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

ПРОЦЕССОВ ФОТОЕЛЕКТРИЧНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ФОТОЕЛЕКТРИЧНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ЭНЕРГИИЭНЕРГИИ

ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КРЕМНИЕВОГО СОЛНЕЧНОГО ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КРЕМНИЕВОГО СОЛНЕЧНОГО ЭЛЕМЕНТА. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТА. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

ПРОЦЕССОВ ФОТОЕЛЕКТРИЧНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ФОТОЕЛЕКТРИЧНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ЭНЕРГИИЭНЕРГИИ

0),()()(

2

2

xg

xndx

xnd

)0(1

)0( xje

xpS pr

)(1

)( pnpd xdxje

xdxnS

0)()( nn xxpxxn jr front+ jr rare+ jr v = j g

00)( pwxxn n

Page 14: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КРЕМНИЕВОГО СОЛНЕЧНОГО ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КРЕМНИЕВОГО СОЛНЕЧНОГО ЭЛЕМЕНТА. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТА. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

ПРОЦЕССОВ ФОТОЕЛЕКТРИЧНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ФОТОЕЛЕКТРИЧНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИЭНЕРГИИ

ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КРЕМНИЕВОГО СОЛНЕЧНОГО ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КРЕМНИЕВОГО СОЛНЕЧНОГО ЭЛЕМЕНТА. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТА. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

ПРОЦЕССОВ ФОТОЕЛЕКТРИЧНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ФОТОЕЛЕКТРИЧНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИЭНЕРГИИ

ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИ: 1. Линейный уровень возбуждения: 2. Корректно учтена СПР. 3.  В n+ - и p+ - рекомбинация Оже. 4.  Механизмы рекомбинации в базе: Шокли – Рида межзонная Оже, излучательная межзонная, экситонная - излучательная,

безызлучательная с участием примеси по механизму Оже

5. Отражение света внутрь ФП 6.  Поглощение света на свободных

носителях в n+ - и p+ - в борновском приближении ( квантовая модель )

7. Вырождение носителей в сильнолегированных n+ - и p+ - областях

8. Эффект сужения зон в сильнолегированных n+ - и p+ - областях

00)( pwxxn n

Page 15: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ

• Параметры• xn=10-5(1),• 310-5(2), • 510-5(3),• 710-5(4),• 10-4(5) см.• р0 = 1017 см-3,

Р=31020 см-3 , xp=10-4 см,

• r = 10-4 с,• d = 0,025 см,• m2 = 0,02, • m1 = 0,05.

kT

eVkT

eV

eV

kTVJ

ðê

ðê

ðê

ðêêç

ln

11136,0

L

l

l

L

Vpe

Jd

ðêp

êç

2th

21

0

1018 1019 1020 1021

5

10

15

20

, %

54

3

2

1

N, см-3

3 10-5

xn=10-

5

5 10-5

10-4

7 10-5

Page 16: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

1016 1017 101816

17

18

19

, %

3

2

1

p0, см-3

• Параметры• xn=10-4(1)

• 210-5 (2)

• 310-5 (3) cм. N=1019 см-3, Р=31020 см-3, xp=10-4 cм,

r = 10-4 с Оптимальные парамN = 1019 см-3,xn =10-4 см,p0 = 1017см-3,d = 2,5 10-2 см,m2 = 0,02,lп = 30 мкм .

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ

xn=10-4

xn=2 10-5

xn= 3 10-5

Page 17: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

Солнечные элементы разной площади.Солнечные элементы разной площади.

ВНЕШНИЙ ВИД СЭ с ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИ ВНЕШНИЙ ВИД СЭ с ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИ ВНЕШНИЙ ВИД СЭ с ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИ ВНЕШНИЙ ВИД СЭ с ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИ

Page 18: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

ИФПН-2

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200

довжина хвилі, нм

S, A

/Вт

СПЕКТРАЛЬНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ СПЕКТРАЛЬНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ КРЕМНИЕВОГО КРЕМНИЕВОГО ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С С КОМБИНИРОВАННЫМИКОМБИНИРОВАННЫМИ

ДИФФУЗИОННО-ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИ

СПЕКТРАЛЬНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ СПЕКТРАЛЬНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ КРЕМНИЕВОГО КРЕМНИЕВОГО ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С С КОМБИНИРОВАННЫМИКОМБИНИРОВАННЫМИ

ДИФФУЗИОННО-ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИ

Амперваттная спектральная зависимость СЭ Амперваттная спектральная зависимость СЭ диффузионно-полевогодиффузионно-полевого типа с типа с nn-базой, просветленного слоем Si-базой, просветленного слоем Si33NN44 толщиной 47 нм. толщиной 47 нм.

Page 19: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

Типовая спектральная зависимость внешнего (1) и внутреннего (2) Типовая спектральная зависимость внешнего (1) и внутреннего (2) квантового выхода СЭ квантового выхода СЭ диффузионно-полевогодиффузионно-полевого типа с типа с nn-базой, -базой,

просветленного слоем Siпросветленного слоем Si33NN44 толщиной 47 нм. 3 – спектр внешнего толщиной 47 нм. 3 – спектр внешнего

квантового выхода квантового выхода диффузионногодиффузионного СЭ космического назначения СЭ космического назначения

МНОГОСЛОЙНАЯ КРЕМНИЕВАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ КРЕМНИЕВАЯ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ СТРУКТУРА С СТРУКТУРА С КОМБИНИРОВАННЫМИКОМБИНИРОВАННЫМИ ДИФФУЗИОННО- ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ ПОЛЕВЫМИ

БАРЬЕРАМИБАРЬЕРАМИ

МНОГОСЛОЙНАЯ КРЕМНИЕВАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ КРЕМНИЕВАЯ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНАЯ СТРУКТУРА С СТРУКТУРА С КОМБИНИРОВАННЫМИКОМБИНИРОВАННЫМИ ДИФФУЗИОННО- ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ ПОЛЕВЫМИ

БАРЬЕРАМИБАРЬЕРАМИ

Page 20: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,70

50

100

150

200

250

300

V, В

I, мА

Iкз = 294 0,93 мА; Jкз = 42 0,13 мА/см2; Vрк = 0,615 0,001 В; Кф = 0,778 0,01; = 14,8 1,85 %; Iм = 281 0,93 мА; Jм = 40,1 0,13 мА/см2; Vм = 0,501 0,001 В; Рпад = 136 мВт/см2; SСЭ = 7 см2; T = 25,3 0,2 0С.

СВЕТОВЫЕ ВАХ СЭ С ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ СВЕТОВЫЕ ВАХ СЭ С ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕННЯБАРЬЕРАМИ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕННЯ

СВЕТОВЫЕ ВАХ СЭ С ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ СВЕТОВЫЕ ВАХ СЭ С ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕННЯБАРЬЕРАМИ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕННЯ

АМ1,5: = 17,3%АМ0: = 14,8%

ТипичнаТипичнаяя СВАХ (в условиях АМ0) и фотоэнергетические параметры СВАХ (в условиях АМ0) и фотоэнергетические параметры опытных образцов солнечных элементов, изготовленных на пластинах опытных образцов солнечных элементов, изготовленных на пластинах

кремния кремния рр-типа-типа проводимости. проводимости.

Page 21: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,70

20

40

60

80

100

I, мА

V, B

Iкз = 95,4 0,93 мА; Jкз = 41 0,40 мА/см2; Vрк = 0,645 0,001 В; Кф = 0,802 0,01; = 15,6 1,95 %; Iм = 90,5 0,93 мА; Jм = 38,8 0,40 мА/см2; Vм = 0,546 0,001 В; Рпад = 136 мВт/см2; SСЭ = 2,33 см2; T = 25,1 0,2 0С.

СВЕТОВЫЕ ВАХ СЭ С ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ СВЕТОВЫЕ ВАХ СЭ С ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕННЯБАРЬЕРАМИ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕННЯ

СВЕТОВЫЕ ВАХ СЭ С ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ СВЕТОВЫЕ ВАХ СЭ С ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕННЯБАРЬЕРАМИ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕННЯ

АМ1,5: = 18,3%АМ0: = 15,6%

ТипичнаТипичнаяя СВАХ (в условиях АМ0) и фотоэнергетические параметры СВАХ (в условиях АМ0) и фотоэнергетические параметры опытных образцов солнечных элементов, изготовленных на пластинах опытных образцов солнечных элементов, изготовленных на пластинах

кремния кремния nn-тип-типаа проводимости. проводимости.

Page 22: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,70

10

20

30

40

50

60

70

80

90I, мА

V, В

Iкз = 87,0 0,93 мА; Jкз = 43,5 0,46 мА/см2; Vрк = 0,615 0,001 В; Кф = 0,799 0,01; = 15,7 0,55 %; Iм = 82,2 0,93 мА; Jм = 41,1 0,46 мА/см2; Vм = 0,52 0,001 В; Рпад = 136 мВт/см2; SСЭ = 2,0 см2; T = 25,3 0,2 0С.

СВЕТОВЫЕ ВАХ СЭ С ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ СВЕТОВЫЕ ВАХ СЭ С ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕННЯБАРЬЕРАМИ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕННЯ

СВЕТОВЫЕ ВАХ СЭ С ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ СВЕТОВЫЕ ВАХ СЭ С ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕННЯБАРЬЕРАМИ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕННЯ

АМ1,5: = 18,4%АМ0: = 15,7%

ТипичнаТипичнаяя СВАХ (условия АМ0) и фотоэнергетические параметры СВАХ (условия АМ0) и фотоэнергетические параметры опытных образцов солнечных элементов с базой опытных образцов солнечных элементов с базой nn-тип-типаа проводимости проводимости

и с текстурированной фронтальной поверхностьюи с текстурированной фронтальной поверхностью

Page 23: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

Типичные СВАХ двух секций одной из изготовленных СБ космического назначения (условия АМ0, Р=1360Вт/см2, Т=250С). Pmax 200 Вт/м2 > 14,7% (АМ0)

СВЕТОВЫЕ ВАХ СЕКЦИЙ БФ С ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ СВЕТОВЫЕ ВАХ СЕКЦИЙ БФ С ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕННЯБАРЬЕРАМИ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕННЯ

СВЕТОВЫЕ ВАХ СЕКЦИЙ БФ С ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ СВЕТОВЫЕ ВАХ СЕКЦИЙ БФ С ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕННЯБАРЬЕРАМИ КОСМИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕННЯ

0 10 20 30 40 50

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

V, B

I , A

Sсекции= 0,12 м2

Sбатареи= 0,24 м2

Page 24: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

Разработаны в рамках Национальной космической программы Украины для комплектации космических аппаратов классакласса “микроспутник” “микроспутник”

Внешний вид БФ КА Внешний вид БФ КА КС5МФ2 КС5МФ2 “Микрон”“Микрон”

Внешний вид БФ КА Внешний вид БФ КА КС5МФ2 КС5МФ2 “Микрон”“Микрон”

Page 25: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

Лётный комплект БФ КА Лётный комплект БФ КА КС5МФ2 “Микрон”КС5МФ2 “Микрон”

Лётный комплект БФ КА Лётный комплект БФ КА КС5МФ2 “Микрон”КС5МФ2 “Микрон”

Page 26: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

Солнечные батареи БФК-0.1-9Солнечные батареи БФК-0.1-9

ВНЕШНИЙ ВИД СБ с ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ ВНЕШНИЙ ВИД СБ с ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИБАРЬЕРАМИ

ВНЕШНИЙ ВИД СБ с ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ ВНЕШНИЙ ВИД СБ с ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИБАРЬЕРАМИ

Разработаны по заказу Разработаны по заказу МЧС Украины. МЧС Украины.

ППредназначены для редназначены для комплектации комплектации

профессиональной профессиональной дозиметрической дозиметрической

аппаратуры нового аппаратуры нового поколения, которая поколения, которая эксплуатируется в эксплуатируется в полевых условияхполевых условиях

Page 27: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

ВНЕШНИЙ ВИД СБ с ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ ВНЕШНИЙ ВИД СБ с ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИ БАРЬЕРАМИ

ВНЕШНИЙ ВИД СБ с ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ ВНЕШНИЙ ВИД СБ с ДИФФУЗИОННО-ПОЛЕВЫМИ БАРЬЕРАМИ БАРЬЕРАМИ

Солнечная Солнечная батарея батарея БФК-2.0-3(6,9)БФК-2.0-3(6,9) ..

Разработаны по Разработаны по заказу МЧС Украины. заказу МЧС Украины. ППредназначены для редназначены для

комплектации комплектации профессиональной профессиональной радиометрической радиометрической аппаратуры нового аппаратуры нового поколения, которая поколения, которая эксплуатируется в эксплуатируется в полевых условияхполевых условиях

Page 28: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

НОВЫЕ РАЗРАБОТКИНОВЫЕ РАЗРАБОТКИ

Кремниевые фотопреобразователи Кремниевые фотопреобразователи сс тыльным тыльным размещением разделяющих барьеров и токособирающих размещением разделяющих барьеров и токособирающих

контактовконтактов

Page 29: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

Конструкция экспериментального образца кремниевого Конструкция экспериментального образца кремниевого фотопреобразователя нового типафотопреобразователя нового типа сс тыльным тыльным

размещением токособирающих контактовразмещением токособирающих контактов

Собирающий Собирающий pp++-n-n переходпереход

Собирающий Собирающий pp++-n-n переходпереход

Пассивирующий Пассивирующий SiOSiO22Пассивирующий Пассивирующий SiOSiO22

Антирекомбинационный Антирекомбинационный изотипный изотипный n+-nn+-n переход переход Антирекомбинационный Антирекомбинационный изотипный изотипный n+-nn+-n переход переход

Антирекомбинацонный Антирекомбинацонный изотипный изотипный n+-nn+-n переход переход Антирекомбинацонный Антирекомбинацонный

изотипный изотипный n+-nn+-n переход переход

Фотоприёмная Фотоприёмная поверхностьповерхность

Фотоприёмная Фотоприёмная поверхностьповерхность

Контактная Контактная металлизацияметаллизация

Контактная Контактная металлизацияметаллизация

Page 30: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

ЭЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ОБРАЗЕЦ КСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ОБРАЗЕЦ КРЕМНИЕВОГО ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С КРЕМНИЕВОГО ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С

ТЫЛЬНЫМ РАЗМЕЩЕНИЕМ ТОКОСОБИРАЮЩЕЙ ТЫЛЬНЫМ РАЗМЕЩЕНИЕМ ТОКОСОБИРАЮЩЕЙ КОНТАКТНОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИКОНТАКТНОЙ МЕТАЛЛИЗАЦИИ

Назначение:Назначение: для использования в для использования в концентраторных концентраторных

гелиоэнергетических гелиоэнергетических установках со установках со

степенью концентраци степенью концентраци солнечного излучения солнечного излучения

до 10до 1000

Page 31: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

400 600 800 1000 12000,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

Образец 22-1 - ІІІ партія

IQE

EQE

S

S, А

/Вт,

EQ

E, I

QE

, nm

Спектральная зависимость фоточувствительности и Спектральная зависимость фоточувствительности и квантового выхода кремниевого фотопреобразователя с квантового выхода кремниевого фотопреобразователя с

тыльным размещением токособирающих контактов тыльным размещением токособирающих контактов

Спектральная зависимость фоточувствительности и Спектральная зависимость фоточувствительности и квантового выхода кремниевого фотопреобразователя с квантового выхода кремниевого фотопреобразователя с

тыльным размещением токособирающих контактов тыльным размещением токособирающих контактов

Просветление слоем Просветление слоем SiOSiO22 толщиной толщиной 110110 нм нмПросветление слоем Просветление слоем SiOSiO22 толщиной толщиной 110110 нм нм

Page 32: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

Технические параметры БФ:

Напряжение холостого хода, В 40,0Ток короткого замыкания , A 5,5Рабочее напряжение, В 36,0Рабочий ток, A 5,0Пиковая мощность, Вт 180Вес (с системой ориентации), кг 20

КПД модуля, % 12-14

Мобильная солнечная электростанция

Мобильная солнечная электростанция

Page 33: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

Центр испытанийЦентр испытаний фотопреобразователей и фотопреобразователей и

батарей фотоэлектрическихбатарей фотоэлектрических ІФП им. В.Е.Лашкарёва НАН ІФП им. В.Е.Лашкарёва НАН

УкраиныУкраины единственный в единственный в Украине аттестован согласно Украине аттестован согласно

Закону Украины Закону Украины ““О метрологии и О метрологии и метрологической метрологической

деятельности” органами деятельности” органами Госпотребстандарта Украины Госпотребстандарта Украины

на проведение измерений на проведение измерений электрических и электрических и

фототехнических параметров фототехнических параметров фотопреобразователей и фотопреобразователей и

фотоэлектрических батарейфотоэлектрических батарей

Центр испытанийЦентр испытаний фотопреобразователей и фотопреобразователей и

батарей фотоэлектрическихбатарей фотоэлектрических ІФП им. В.Е.Лашкарёва НАН ІФП им. В.Е.Лашкарёва НАН

УкраиныУкраины единственный в единственный в Украине аттестован согласно Украине аттестован согласно

Закону Украины Закону Украины ““О метрологии и О метрологии и метрологической метрологической

деятельности” органами деятельности” органами Госпотребстандарта Украины Госпотребстандарта Украины

на проведение измерений на проведение измерений электрических и электрических и

фототехнических параметров фототехнических параметров фотопреобразователей и фотопреобразователей и

фотоэлектрических батарейфотоэлектрических батарей

Измерения и испытания ФП и БФ выполнены в Измерения и испытания ФП и БФ выполнены в Центре Центре испытанийиспытаний фотопреобразователей и батарей фотопреобразователей и батарей

фотоэлектрическихфотоэлектрических ІФП им. В.Е.Лашкарёва НАН УкраиныІФП им. В.Е.Лашкарёва НАН Украины

Измерения и испытания ФП и БФ выполнены в Измерения и испытания ФП и БФ выполнены в Центре Центре испытанийиспытаний фотопреобразователей и батарей фотопреобразователей и батарей

фотоэлектрическихфотоэлектрических ІФП им. В.Е.Лашкарёва НАН УкраиныІФП им. В.Е.Лашкарёва НАН Украины

Page 34: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

СтендоваСтендоваяя база база Центра испытанийЦентра испытаний фотопреобразователей фотопреобразователей и батарей фотоэлектрическихи батарей фотоэлектрических

ІФП им. В.Е.Лашкарёва НАН Украины для проведения ІФП им. В.Е.Лашкарёва НАН Украины для проведения электрических и фототехнических испытаний БФ электрических и фототехнических испытаний БФ

КА КС5МФ2КА КС5МФ2

СтендоваСтендоваяя база база Центра испытанийЦентра испытаний фотопреобразователей фотопреобразователей и батарей фотоэлектрическихи батарей фотоэлектрических

ІФП им. В.Е.Лашкарёва НАН Украины для проведения ІФП им. В.Е.Лашкарёва НАН Украины для проведения электрических и фототехнических испытаний БФ электрических и фототехнических испытаний БФ

КА КС5МФ2КА КС5МФ2

Page 35: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

Аппаратура импульсного тестирования

фотоэлектрических батарей

Технические параметры:- диапазон измерения

величины напряжения на БФ - 0... 40 В;

- диапазоны измерения величины тока через БФ -

0... 4 А, 0... 8 А;- длительность светового

импульса – до 4 мс;- величина энергетической

освещенности на поверхности БФ – до 1000

Вт/м2.

Page 36: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

Портативный измеритель

фототехнических параметров солнечных

элементов и фотоэлектрических

батарей „Фотон-3”

Технические параметры:

диапазоны измерения величины напряжения на БФ - 0... 1В, 0... 10В, 0... 20В, 0...

50В;- диапазоны измерения

величины тока через БФ - 0... 0.25А, 0... 1А, 0... 4А;

- продолжительность процесса измерений – до 4

секунд.- габаритные размеры –

250х160х90 мм3.

Page 37: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

ИЗМЕРИТЕЛЬИЗМЕРИТЕЛЬ Э ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ НЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОСВЕЩЁННОСТИ «ВЭО-01»ОСВЕЩЁННОСТИ «ВЭО-01»

Функциональные возможности Функциональные возможности и параметры:и параметры:

-- диапазоны измерений диапазоны измерений энергетической освещенности – энергетической освещенности –

0…2000 Вт/м2 ,0…2000 Вт/м2 , – 0…10000 Вт/м2; – 0…10000 Вт/м2;

- приведенная относительная - приведенная относительная погрешность измерения погрешность измерения

энергетической освещенности энергетической освещенности не больше: не больше:

в диапазоне 50…2000 Вт/м2 - 5в диапазоне 50…2000 Вт/м2 - 5 в диапазоне 50…10000 Вт/м2 - в диапазоне 50…10000 Вт/м2 -

10%10%; ; - ди- диапазон измерения температурыапазон измерения температуры

– 10-50 – 10-50СС..

Page 38: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

В Украине принята государственная целевая научно-В Украине принята государственная целевая научно-техническая программа “Создание химико-техническая программа “Создание химико-

металлургической отрасли производства чистого кремния металлургической отрасли производства чистого кремния на протяжении 2009-2012 годов с привлечением частного на протяжении 2009-2012 годов с привлечением частного (93%) и государственного (7%) финансирования общим (93%) и государственного (7%) финансирования общим

объёмом 2,2 млрд. грн. (400 млн. объёмом 2,2 млрд. грн. (400 млн. USD)USD)

Программа предусматривает выпуск солнечного Программа предусматривает выпуск солнечного поликремниевого материала объёмом 2-3 тыс. т. к моменту поликремниевого материала объёмом 2-3 тыс. т. к моменту

её завершения. Основные производственные мощности её завершения. Основные производственные мощности располагаются в Запорожье (ЗТМК), а научное располагаются в Запорожье (ЗТМК), а научное

сопровождение осуществляет НАН Украины (Институт сопровождение осуществляет НАН Украины (Институт электросварки, Институт физики полупроводников и др.) электросварки, Институт физики полупроводников и др.)

Page 39: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

Спасибо за внимание!Спасибо за внимание!

Page 40: В.П.Кост ы лёв , В.Г.Литовченко, В.Ф.Мачулин, А.В.Саченко

ДЯКУЮ ЗА УВАГУ !ДЯКУЮ ЗА УВАГУ !