Элементы и устройства оптоэлектроники. Самохвалов М.К. - 55 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

54
3. ФотоЭДС – V
ХХ
.
4. I
КЗ
– максимальный фототок.
5. Последовательное сопротивление R
ПОСЛ
.
6. Коэффициент формы P
ЭMAX
/V
ХХ
*I
КЗ
(отклонение от прямоугольника).
7. Максимальная степень концентрации
излучения, при котором элемент сохраняет
эффективность преобразования K
Cmax
= ρ
ск
/ρ
с
,
где ρ
ск
- плотность мощности концентрирован-
ного солнечного излучения.
Другие параметры фотодиодов: с, τ, шумы Рис. 34. Вольт-амперные
для солнечных элементов несущественны. характеристики фотоэлемента.
Наиболее распространенные солнечные элементы на основе монокристалли-
ческого кремния представляют собой n
+
-p (p
+
-n) фотодиоды с максимальной
площадью фоточувствительного окна и с оптимальными значениями толщины
и сопротивления базовой области, обеспечивающими поглощение фотонов и
собирание фотоносителей. К необходимым условиям относится также высокое
время жизни неосновных носителей заряда в базовой области для снижения ре-
комбинационных потерь, наличие антиотражающих покрытий, малая толщина
контактных слоев для уменьшения паразитного поглощения в коротковолновой
области, использование гребенчатой или сетчатой конструкции токосъемных
электродов для снижения паразитного сопротивления.
Расчет параметров солнечных элементов основывается на анализе процессов
фотогенерации носителей заряда в p-n переходах. Если поглощаемое оптиче-
ское излучение достигает базовой области, выражение для максимального фо-
тотока имеет вид: J
КЗ
= e*S∫N
C
(λ)η(λ)Q(λ)dλ, где - N
C
(λ) - спектральная плот-
ность потока фотонов солнечного излучения, (см
-2
*мкм
-1
), Q - коэффициент со-
бирания фотоносителей, η - квантовый выход. Если Q = 1 и η = 1 для λ < λ
гр
J
КЗ
= 8⋅10
-4
∫λ(dρ/dλ)dλ, А/см
2
. Для солнечного излучения с плотностью мощности
ρ
С
= 0,1 Вт/см
2
теоретическое значение J
КЗ
= 40 мА/см
2
для кремниевых фото-
диодов. Напряжение на солнечном элементе V
раб
= (kT/e)*ln[(J
КЗ
-J
раб
)/J
темн
] зави-
сит от величин I
КЗ
и I
раб
, определяемых значением последовательного сопротив-
ления. Для кремниевых фотодиодов максимальная величина фотонапряжения
V
хх
≈ 0,5-0,6 В (К
С
=1). Рост фототока J
КЗ
прекращается, когда плотность фотоге-
нерированных неосновных носителей n
изб
в n-области достигает плотности ос-
новных носителей в р
+
-области, что происходит при высокой степени концен-
трации солнечного излучения K
C
≈20-40. Увеличение концентрации излучения
сопровождается разогревом полупроводника, а разогрев вызывает рост темно-
вого тока J
Т
, т.е. снижение КПД. В гетероструктурах на основе соединений
А
3
В
5
наблюдается рост фототока J
КЗ
~K
C
при более высоком значении макси-
мальной степени концентрации солнечного излучения - K
C
∼10
3
-10
4
.
Аналогичные эффекты происходят в p-i-n-фотодиодах, гетероструктурах,
барьерах Шоттки, МДП-фотодиодах.
КПД солнечных элементов зависит от величины ширины запрещенной зоны
J
Ф
Ф Р
Э МАХ
J
КЗ
V
XX
V
Ф

Страницы