Влияние поверхностных состояний на собирание фотогенерированных носителей заряда в структурах с двусторонней чувствительностью

Родоманов, Роман Робертович

Влияние поверхностных состояний на собирание фотогенерированных носителей заряда в структурах с двусторонней чувствительностью тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Родоманов, Роман Робертович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Краснодар МЕСТО ЗАЩИТЫ

2003 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Влияние поверхностных состояний на собирание фотогенерированных носителей заряда в структурах с двусторонней чувствительностью»

Автореферат диссертации на тему "Влияние поверхностных состояний на собирание фотогенерированных носителей заряда в структурах с двусторонней чувствительностью"

На правах рукописи

¿и/

РОДОМАНОВ Роман Робертович

ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ СОСТОЯНИЙ НА СОБИРАНИЕ ФОТОГЕНЕРИРОВАННЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА В СТРУКТУРАХ С ДВУСТОРОННЕЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬЮ

Специальность 01.04.07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Краснодар - 2003

Работа выполнена в Кубанском государственном университете

Научный руководитель кандидат физико-математических наук,

доцент Матвеякин Михаил Петрович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Фомин Василий Васильевич

кандидат физико-математических наук, Пивень Владимир Алексеевич

Ведущая организация Кубанский государственный

техноло! ический университет (КубГТУ), г. Краснодар

Защита состоится 18 сентября 2003г в 16.00 на заседании диссертационного совета Д 212.101.07 в Кубанском государственном университете по адресу: 350040, Краснодар, ул. Ставропольская, 149, ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного университета.

Автореферат разослан 2003 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета 5 7,--- Евдокимов A.A.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Внутренний фотоэлектрический эффект является основой функционирования широкого класса твердотельных преобразователей энергии электромагнитного излучения в электрическую. Технология изготовления фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) непрерывно совершенствуется, так что потери энергии в объеме наиболее эффективных структур сведены к минимуму. Это достигается использованием исходного полупроводникового материала, очищенного от посторонних примесей и дефектов, уменьшением толщины сильно легированных слоев, контролем физических и геометрических параметров неоднородных структур. В этих условиях возрастает доля потерь, обусловленных процессами на поверхности и границах раздела диэлектрик-полупроводник, полупроводник-полупроводник, металл-полупроводник. В отличие от генерационно-рекомбинационных процессов в объеме фотоэлектрических структур, поверхностные явления изучены не достаточно подробно. Исследовалась прежде всего зависимость эффективности фотоэлектрического преобразования от скорости поверхностной рекомбинации неравновесных носителей заряда. Достаточно хорошо изучены поверхностно-барьерные структуры. Влияние неравновесного поверхностного заряда на собирание фотоге-нерированных электронов и дырок в научной литературе ранее не рассмагрива-лось.

Роль электронных состояний на поверхности тонкого эмиттера повышается при переходе к субмикронным и наномикронным технологиям создания приборов твердотельной электроники Поэтому результаты, полученные в диссертационной работе, представляют интерес для понимания не только механизмов потерь энергии в фотоэлектрических преобразователях, но и процессов переноса заряда в субмикронных структурах.

Комплексные исследования электрофизических, тепловых и спектральных характеристик двусторонних кремниевых ФЭП с диэлектрической пленкой на гекстурированной поверхности, имеющих структуру п4-р-р+ и рч-п-п типа с мелким несимметричным диффузионным п-р-пере\одом, позволили построить модель собирания фотогенерированных носителей заря'да. учитыззющмй'.вдиалие нерав-

новесного поверхностного заряда на эффективность собирания фотогенери-рованных носителей заряда в этих структурах. Показано, что генерационно-рекомбинационные процессы на поверхности или границе раздела диэлектрик-полупроводник приводят к изменению концентрации неравновесных носителей в поверхностной области, что влияет на распределение электрического поля области пространственного заряда (ОПЗ). Учет влияния этих факторов на спектральные характеристики является существенным отличием развиваемого подхода от традиционного анализа фотоэлектрических структур и позволяет разработать техноло-I ические пути повышения эффективности серийных ФЭП.

Работа выполнялась в соответствии с планом научных работ кафедры общей физики и информационных систем КубГУ: грант РФФИ и администрации Краснодарского края №98-02-03630 "Научно-техническая информационная система цифровой обработки видеоизображения и моделирования физических и медико-биологических процессов", № ГР 01.09.90.001.989); х/д "Исследование параметров двусторонних фотоэлектрических преобразователей". Цель и задачи исследования

Цель данной работы состоит в изучении влияния неравновесного поверхностного заряда на величину внутреннего электрического потенциального барьера, собирание электронов и дырок в кремниевых фотоэлектрических преобразователях с тонким эмиттером.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Построение адекватной модели собирания фотогснерированных носителей заряда в структурах с мелким несимметричным диффузионным п-р-переходом и неравновесным поверхностным зарядом.

2. Создать автоматизированный комплекс для измерений спектральных и вольт-амперных характеристик фотоэлектрических преобразователей.

3. Изучить влияние неравновесного поверхностного заряда на распределение внутреннего электрического поля, ток короткого замыкания и коэффициент собирания фотоэлектрических преобразователей.

4. Исследовать влияния неравновесного поверхностного заряда на спектральные характеристики кремниевых фотоэлектрических преобразователей с двусторонней чувствительностью

Научная новизна

1. На основе уточненной модели области пространственного заряда мелкого несимметричного р-п-перехода получено аналитическое выражение величины потенциального барьера р-п-перехода в зависимости от плотности поверхностного заряда.

2. Теоретически и экспериментально доказано, что накопление неравновесного поверхностного заряда является одной из причин сублинейной зависимости тока короткого замыкания фотоэлектрических преобразователей от интенсивности освещения.

3. Предложен новый метод обработки экспериментальных спектральных характеристик двусторонних фотоэлектрических преобразователей, учитывающий накопление неравновесного поверхностного заряда.

4. Теоретически и экспериментально доказано, что потери собирания фотоге-нерированных носителей заряда, связанные с неравновесным поверхностным зарядом, существуют во всей фотоактивной области спектра. Практическая ценность

1. Для автоматизации измерений спектральных и вольг-амперных характеристик создан программируемый контроллер сбора и обработки информации, обеспечивающий ввод данных в IBM PC.

2. Исследован механизм потерь собирания фотогенерированных носителей заряда в структурах с мелкозалегающим несимметричным п-р-переходом вследствие накопления неравновесного заряла на поверхности эмиттера.

3. Определены максимальная величина плотности неравновесного заряда на гекстурированной поверхности эмиттера, диффузионная длина неосновных носителей заряда в базе, эффективное увеличение светового пути, параметры вольт-амперной характеристики двусторонних кремниевых ФЭП.

4. Показана зависимость величины потерь тока коротко; о замыкания двусторонних кремниевых ФЭП вследствие накопления неравновесного поверхностного заряда от условий термообработки и состава диэлектрической пассивирующей. просветляющей пленки на поверхности тонкого эмиттера.

5. Результаты исследований содержат рекомендации

позволяющие снизить потери выходной мощности и повысить коэффициент полезного действия двухсторонних фотоэлектрических преобразователей.

6 Созданный программируемый контроллер сбора и обработки информации, автоматизированные измерительные комплексы используются в учебном процессе физико-технического факультета КубГУ. Основные положения и результаты, выносимые па защиту

1. Модель собирания фотогенерированных носителей заряда и метод обработки экспериментальных спектральных характеристик двусторонних фотоэлектрических преобразователей, учитывающие накопление неравновесного заряда на поверхности мелкозалегающего п-р-перехода.

2. Сублинейная зависимость тока короткого замыкания фотоэлектрических структур от концентрации излучения, обусловленная падением напряжения на р-п-переходе, индуцированным неравновесным поверхностным зарядом.

3. Экспериментально найденные для исследуемых структур значения спектральной плотности поверхностных состояний в окрестности уровня Ферми Ы5Ге~4-1015 эЕГ'м"2 и максимальной величины уменьшения потенциального барьера р-п-перехода вследствие накопления неравновесного поверхностного заряда У5те(0,1: 0.3) В.

4. Накопление неравновесного заряда на поверхности тонкого эмиттера обусловливает потери собирания фотогенерированных носителей заряда, существующие во всей фоюактивной области спектра и увеличивающиеся с ростом интенсивности излучения

5. Обнаружен дополнительный механизм снижения эффективности собирания фотогенерированных носителей заряда, заключающийся в увеличении тока инжекции за счет падения напряжения на р-п-переходе. индуцированного накоплением неравновесного поверхностного заряда.

Апробация работы

Основные научные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Межрегиональной научно-практической конференции «Экология. Медицина Образование.» (Краснодар. 2000): Международной конференции "Оптика, оптоэлектроника и технологии" (Ульяновск. 2001): IX Всероссийском семинаре

«Нейроинформатика и ее приложения» (Красноярск, 2001); III международной научно-техническая конференции "Измерение, контроль, информатизация" (Барнаул, 2002); Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники» (Таганрог, 2002); Международной конференции "Оптика, оптоэлектроника и технологии" (Ульяновск, 2002); Второй межвузовская научной конференции «Электрические преобразователи энергии «ЭМПЭ-03» (Краснодар, 2003).

Публикации

Основные результаты исследований опубликованы в 12 работах, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, трех приложений, списка используемой литературы из 145 наименований, содержит 67 рисунков, 10 таблиц. Общий объем диссертации составляет 155 страниц.

Краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, показаны научная новизна и практическая ценность, сформулированы цель работы и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе изложены физические принципы фотоэлектрическою преобразования энергии Рассмотрены механизмы i енерации, рекомбинации и транспорта носителей заряда в структурах с областями п- и р-типа проводимости, указаны факторы, ограничивающие эффективность фотоэлектрического преобпа швя-ния, проведен литературный обзор струю ур и конструкций высокоэффективных кремниевых ФЭП.

КПД лучших лабораторных фотоэлектрических преобразователей приближается к максимальному теоретическому значению, однако КПД серийных образцов значительно ниже. Наряду с общими физическими закономерностями, определяющими источники потерь мощности ФЭП, для каждого типа преобразователей существуют свои дополнительные механизмы потерь, выявление коюрых требует теоретических и эксперимент альных исследований.

В фотоэлектрических структурах с мелкозалегающим несимметричным п-р-переходом 0113 n-р-нерехода сливается с ОПЗ поверхностной области В этом

случае генерационно- рекомбинационные процессы на

поверхности влияют на величину потенциального барьера перехода. Теория фото-вольтаических структур учитывает влияние поверхностных состояний через эффективную скорость поверхностной рекомбинации неосновных носителей заряда 8. Если состояние поверхности не изменяется, то в =согш. Неравновесные процессы, связанные с накоплением поверхностного заряда, не могут быть описаны постоянной эффективной скоростью поверхностной рекомбинации. Эти процессы мало исследованы, но их необходимо учитывать при анализе спектральных, вольт-амперных характеристик и определении причин потерь мощности реальных ФЭП. Это обстоятельство определяет основные задачи работы.

Во второй главе выполнен теоретический анализ влияния поверхностного заряда на толщину ОПЗ и ток короткого замыкания ФЭП с мелким несимметричным р-п переходом.

Отмечено, что область пространственног о заряда мелкого несимметричного р-п-перехода не описывается моделью ступенчатого перехода, т.к. эта модель дает слишком малые значения размера ОПЗ в эмигтере. В построенной модели мелкого несимметричного р-п-перехода. учитывается, что сильно легированный тонкий эмиттер является составной частью ОПЗ. т.е. размер области пространственного заряда в эмиттере совпадает с его толщиной ад. Рассматривается захват основных носителей заряда из эмиттера на поверхностные ловушечные уровни, расположенные в окрестности уровня Ферми. Увеличение плотности поверхностного заряда С)5 приводит к перестройке ОПЗ. Расчеты показывают, что с увеличением ширина ОПЗ в базе и высота потенциального барьера перехода <р монотонно уменьшаются. Величина потенциального барьера мелкого несимметричного р-п-перехода имеет высокую чувствительность к значению плотности поверхноежого заряда, что существенно влияет на характеристики фотоэлектрических структур. Величина плотности поверхностного заряда зависит от состояния поверхности, является основным параметром для поверхностно-барьерных структур и неконтролируемым параметром для приборов с п-р или гетеропереходами.

Показано, что неравновесная плотность поверхностного заряда Д05 индуци-р\ ет падение напряжения на р-п-пере\оле

+ 1 дд5г. (1)

5 8Е0 * 2 E£0qN где Хо - равновесное значение толщины ОПЗ в базе, е - диэлектрическая проницаемость, Е0 - электрическая постоянная, ц - элементарный заряд, N - концентрация ионизованных примесей в эмиттере. Полное падение напряжения на р-п-переходе У=и+У,+18115, где I) - напряжение на контактах прибора, I - плотность электрического тока, я - площадь фотоэлектрической структуры, Л, - сосредоточенное последовательное сопротивление. Плотность тока короткого замыкания

(2)

где, 1рн - плотность фототока, ¡0 - плотность диффузионног о тока насыщения, к -постоянная Больцмана, Т - абсолютная температура, ¡г - плотность рекомбинаци-онного тока насыщения, а - коэффициент неидеальности п-р-перехода, - шунтирующее сопротивление.

Из уравнения (2) следует, что плотность тока короткого .замыкания не совпадает с плотностью фототока, причем разность этих величин зависит от величины неравновесного поверхностного заряда. Захват фотогенерированных носителей заряда, разделенных р-п-переходом, из эмиттера па поверхностные состояния приводит к увеличению \;5. В следствие этого ток короткого замыкания фотоэлектрических преобразователей оказывается меньше фототока.

Рассчитанная зависимость о г 1рЬ оказывается сублинейной. Характер сублинейной зависимости существенно зависит от параметров ВАХ и процесса захвата. Падение напряжения на р-п-переходе V,, индуцированное неравновесным поверхностным зарядом, значительно усиливает сублинейность, обусловленную падением напряжения на внутреннем последовательном сопротивлении ¡к^!^.

Таким образом, обнаружена дополнительная причина снижения эффективности собирания фотогенерированных носителей заряда Физический процесс, лежащий в основе этих потерь чаключается в увеличении тока инжекции ча счет дополнительного падения напряжения на р-п-переходе, индуцированного накоплением неравновесного поверхностного заряда

В третьей главе рассмотрен комплекс вопросов, связанных с экспериментальными исследованиями спектральной чувствительности, которая характеризует эффективность использования излучения. Проведен анализ существующих методик измерения спектральной чувствительности ФЭП, на основе которого на базе монохроматора МДР-23 создан универсальный измерительный спектральный комплекс.

Оригинальной частью спектрального комплекса является блок автоматизации измерений, включающий программируемый контроллер сбора и первичной обработки информации (ПКСОИ), сопряженный с персональным компьютером IBM PC. ПКСОИ имеет модульную архитектуру. Основными его элементами являются центральный процессор, оперативное и постоянное запоминающие устройства, программируемый таймер: последовательный и программируемый параллельный интерфейсы.

В зависимости от решаемой задачи, изменяя состав функциональных модулей и программу, можно обеспечить возможность работы контроллера с различным количеством входных-выходных дискретных и аналоговых сигналов. Архитектура устройства допускает увеличение быстродействия, объема памяти, разрядности, числа каналов обмена информацией. Конкретные параметры определяются задачами эксперимента.

Программа управления ПКСОИ разработана в среде визуального проектирования Delphi, имеет стандартный оконный интерфейс и может быть легко адаптирована для конкретной задачи. При проведении измерений вся снимаемая информация отображается в реальном масштабе времени в цифровом и графическом виде на экране монитора персонального компьютера, полученные данные могут быть сохранены на любых стандартных носителях в формате MathCad и Excel или подвергнуться вторичной обработке. Автоматизация процессов сканирования, измерения и обработки первичных данных позволила существенно сократить время и повысить качество экспериментальных исследований.

Измерения спектральной чувствительности ФЭП выполнялись по стандартной схеме с низким >ровнем освещенности, что позволило решить одну из поставленных задач - оценить влияние поверхностных состояний на собирание фотогенерированных носителей заряда. Ток короткого замыкания регистрировался

в спектральном диапазоне 400 - 1200 им. В процессе измерения ПКСОИ управляет работой шаг овог о двигателя, обеспечивающего сканирование по длинам волн, и снимает значение фотосигнала с универсального цифрово) о вольтметра Щ31, к которому подключен фотоприемник.

Объектами исследований являлись двусторонние кремниевые монокристаллические ФЭП со структурой п+-р-р+ или р+-п-п+ типа, толщиной эмиттера \\~0,15 мкм, двух типоразмеров: 85x85 мм2 и 70x70 мм2, изготовленные НПФ «Кварк» (г.Краснодар). Световое пятно на поверхности ФЭП имело почти прямоугольную форму размером 11,5x16 мм2. Измерения спектральной чувствительности проводились с лицевой и тыльной сторон ФЭП в разных участках поверхности. Погрешность измерений в основном спектральном диапазоне чувствительности ФЭП не превышала 2%. Показано, что неоднородность спектральных характеристик по поверхности находится в пределах погрешности измерения.

Четвертая глава посвящена изучению процесса собирания электронов и дырок в кремниевых двусторонних фотоэлектрических преобразователях. Построена модель собирания фотогенерированных носителей заряда в структурах с двусторонней чувствительностью, учитывающая накопление неравновесного заряда на поверхности мелкозалегающего п-р-перехода. Разработан метод обработки экспериментальных спектральных характеристик, отличающийся тем, что коэффициент собирания рассчитывается не на основе теоретической формулы для плотности фототока, а на основе формулы для плотности тока короткого замыкания (2). Показано, что при низких уровнях освещенности, соответствующих условиям измерения спектральной чувствительности, коэффициенты собирания из базовой области при освещении с лица Ог и с тыла Оь вычисляются по формулам:

'aL(l-Rb)K

(4)

Qb = «L-4-

\-агЬ2

-î

+ ■--

1 |(w + x„)

^psïQsf

akT s,R

;jRsh J EE0

(5)

где о - коэффициент поглощения света, I, - диффузионная длина неосновных носителей заряда в базе, bs=D/S„ D - коэффициент диффузии неосновных носителей заряда, S, - эффективная скорость поверхностной рекомбинации на изотипном переходе, W - толщина базы, Rf и Rb - коэффициенты отражения от лицевой и тыльной поверхности, соответственно. wb - толщина изотипного слоя, ps, p5h -удельные сопротивления, соответствующие последовательному и шунтирующему сопротивлениям на освещаемом участке площадью s,, у - коэффициент захвата, а тр5 - эффективное время жизни для поверхностных состояний, QSf=qNsf, Nsf- полная плотность поверхностных состояний, способных обмениваться зарядом, лежащих в окрестности уровня Ферми в энергетическом зазоре шириной ~кТ. Формулы (3, 4) отличаются от известных теоретических выражений для коэффициентов собирания наличием параметра К. Из (5) следует, что для анализа спектральной чувствительности ФЭП необходимо знать rcc параметры H АХ.

Измерения ВАХ проводились по стандартной методике при температуре 300 К. Автоматизация измерений достигалась за счет использования ПКСОИ, который с помощью ЦАП в заданном диапазоне напряжений и с заданным шагом устанавливает напряжение в цепи ФЭП. Ток в цепи ФЭП и падение напряжения на нем автоматически измерялись двумя универсальными цифровыми приборами. Полученные данные для дальнейшей обработки передавались в ПК. Гемновая ВАХ измерялась при загемнениии ФЭП. Для измерения световых волыамперных ха-

рактеристик ФЭП использовался источник света из двух (или четырех) ламп накаливания мощностью по 500 Вт с цветовой температурой 2850 К. Тепловое ИК-излучения ламп отсекалось слоем дистиллированной воды (тепловым фильтром) толщиной 4 см. Мощность светового потока регулировалась перемещением ламп и оценивалась по току короткого замыкания эталонно! о ФЭП. Погрешность измерений не превышала 5%. Фототок lph, диффузионный ток насыщения 10, рекомбинационный ток насыщения 1„ й, Rs, Rsh рассчитывались по стандартной методике на основе экспериментальных световой и темновой ВАХ для каждого ФЭП.

Исследуемые фотоэлектрические преобразователи разделены на группы, обозначенные 1, 4, 6, 7, отличающиеся типом структуры, толщиной, глубиной изотипного перехода, режимами термообработки, составом пленки Si02 на тексту-рированной поверхности.

ФЭП группы 1 имеют большие коэффициенты неидеальности п-р-перехода ах3, что свидетельствует о дефектности поверхностного слоя, или о неомичности контактов. Диффузия основных примесей в эти структуры проводилась при более высоких температурах (1010 °С). Возможно, что следствием этого являлось гетте-рирование n-р-переходом дефектов из базы, или уменьшение концентрации основных примесей на поверхности, в результате чего увеличивается значение а.

Для некоторых ФЭП группы 6 а~2. основной вклад в ВАХ дает рекомбина-ционная составляющая тока из ОПЗ n-р-перехода. Эти ФЭП имеют малые значения Rsh«5 Ом. Тепловизионные исследования при обратном напряжении на п-р-переходе показывают, что большому значению Rsh соответствует макроскопически однородное распределение температуры вдоль всей поверхности, а неоднородный разогрев поверхности и малое значение Rsh обусловлены существованием омических областей по краям пластины, шунтирующих n-р-переход. Омические области образуются в результате осаждения диффхзанта на торцах пластины. Последующая термообработка при 780 °С, коюрую проходили образцы с малыми Rsh и я=:2. приводит к образованию неоднородности n-р-перехода в периферийных областях и увеличению концентрации рекомбинационных центров в ОПЗ. что

•.нижает интегральное собирание цютогенерированных носителей заряда с полной поверхности.

У образцов с а»1, входящих в 4, 6 и 7 группы преобладает диффузионная составляющая тока над рекомбинационной, в этом случае наблюдаются достаточно большие значения Rsh>100 Ом, мало влияющие на форму световой В АХ и выходную мощность ФЭП

Величина qIraRs/(kT) для всех ФЭП достаточно велика, так чю Ira<Iph вследствие падения напряжения на внутреннем последовательном сопротивлении Rse[0,3; 0,4] Ом. Неоптимальные значения R, являются одной из причин снижения максимальной мощности ФЭП.

Экспериментально и теоретически исследована сублинейная зависимость тока короткого замыкания ФЭП !н от освещенности X. Измеренная зависимость 1И(Х) аппроксимировалась зависимостью (2) и методом наименьших квадратов определялись величины iph и Vs при известных остальных параметрах ВАХ. Показано, что при достаточно высокой интенсивности света падение напряжения на р-n-переходе, индуцированное неравновесным поверхностным зарядом, достигает максимального значения Vsm. Сублинейность обусловлена выполнением неравенства q(V,m+I„R,)/(kT)» 1. Для большинства исследуемых структур найдены значения V,me(0,l: 0,3) В, чему соответствует спектральная плотность поверхностных состояний в окрестности kT уровня Ферми Nstc~41015 эВ~'м~2.

Текстурирование лицевой поверхности увеличивает площадь п-р-перехода, в результате возрастают неравновесный поверхностный заряд, диффузионный и рекомбинационный токи насыщения, это офицательно влияет на эффективность фотоэлектрических структур.

Спектральная чувствительность Jf(X) и Jb(>0 двусторонних кремниевых ФЭП измерялась при освещении со стороны n-р-перехода (лицо) и со стороны изотопного перехода (тыл). Экспериментальные коэффициент собирания Qfe(?0 и QbeM вычислялись через плотность тока короткого замыкания.

Отношение Qfe(^)/Qbe(^) Для каждого фотоэлектрического преобразователя аппроксимировались теоретической зависимостью, полученной с помощью формул (3, 4) При этом диапазон длин волп Х=800. 850, 1000 мкм выбирался так,

чтобы основная доля излучения поглощалась в базовой области за один проход, увеличение светового пути в Ь раз в элементе с текстурированной поверхностью учитывалось с помощью замены а(Х)->Ьа(А.), эффективная скорость поверхностной рекомбинации на изотипном переходе и рассчитывались по час-го используемым в литературе формулам, коэффициенты отражения измерялись в дополнительном эксперименте. Неизвестными параметрами в отношении (^С^ь являются диффузионная длина неосновных носителей заряда I, и эффективное увеличение светового пути в элементе Ь, их значения определялись методом наименьших квадратов.

Затем по экспериментальным значениям (^(л.), используя формулу (3), найденные Ь и Ь, рассчитывался коэффициент К. Для каждого ФЭП значения К(?0ягсоп51, что соответствует формуле (5). Подставив в (5) найденные параметры ФЭП. вычислим произведение тр8у. Для ФЭП групп 1, 6 эта величина имеет порядок 10, а для ФЭП групп 4, 7 - 100.

Таким образом, построенный в работе метод обработки экспериментальных спектральных характеристик двусторонних ФЭП учитывает накопление неравновесного поверхностного заряда в структурах с мелким несимметричным п-р-переходом.

Большинство исследованных ФЭП имеют диффузионную длину I, больше толщины пластины Гекстурированная поверхность обеспечивает неоднократный проход длинноволновой составляющей излучения между поверхностями пластины. в результате коэффициент Ь возрааает при малых значениях коэффициента поглощения а.

Из уравнения (5) выделена величина потерь тока короткого замыкания вследствие накопления неравновесного поверхностного заряда. Среднее значение потерь в группе 6 ниже, чем в группах 1. 4. 7 Наименьшее значение потерь -9% имеют ФЭП. прошедшие термообрабожу при 780 °С в атмосфере азота. Остальные элементы этой 1-руины проходили термообработку при 680 °С в воздухе или в атмосфере азота. Примесь фосфора и пассивирующем просветляющем покрытии на лицевой поверхности ФЭП снижает величину потерь. Измерение спектральной чувствительности при малой освещенности позволяет определить нижнюю грани-

цу потерь для к?.:гдого ФЭП, значения этих границ для исследованных структур лежат в пределах 8,6%-19,7%. С ростом интенсивности излучения рассматриваемые потери увеличиваются.

В отличии от потерь собирания фотогенерированных носителей заряда вследствие рекомбинации на освещенной поверхности, проявляющихся только в коротковолновой области спектра, потери, связанные с неравновесным поверхностным зарядом, существуют во всей фотоактивной области спектра. Этот вывод подтверждается тем, что теоретический коэффициент К и его экспериментальные значения не зависят от длины волны. Таким образ, накопление неравновесного поверхностного заряда является дополнительным источником потерь тока короткого замыкания, не учитываемым ранее.

В приложении описаны основные узлы Г1КСОИ и их функции. Основные результаты и выводы

1. Построена аналитическая модель ОГО мелкого р-п-перехода, показывающая, что увеличение плотности неравновесного поверхностного заряда обусловливает уменьшение ширины ОПЗ и величины потенциального барьера перехода. Модель собирания фотогенерированных носителей заряда обобщена с учетом накопления неравновесного заряда на поверхности мелкозалегающе-го л-р-перехода.

2. Разработан новый метод обработки экспериментальных спектральных характеристик двусторонних фотоэлектрических преобразователей, отличающийся тем, что коэффициент собирания рассчитывается не на основе теоретической формулы для плотности фоготока. а на основе формулы для плотности тока короткого замыкания, учитывающий накопление неравновесного поверхностного заряда в структурах с мелким несимметричным п-р-переходом.

3. При достаточно высокой интенсивности света падение напряжений на р-п-персходе. индуцированное неравновесным поверхностным зарядом, достигает максимального значения У5т Сублинейная зависимость тока короткого замыкания 1м исследуемых ФЭП от концентрации излучения X обусловлена выполнением неравенства q(Vsm+IKJRJ/(kT)»l. Анализ этой зависимости показывает, что для большинства исследуемых структур N^„,6(0,1: 0.3) В, а

значение спектральной плотности поверхностных состояний в

окрестности уровня Ферми Nste~4-1015 эВ~'м~2.

Из экспериментальных спектральных зависимостей коэффициентов собирания с лица Qfe и с тыла Qbe определены для каждого ФЭП диффузионная длина неосновных носителей заряда L в базе, эффективное увеличение светового пути в элементе Ь, потери тока короткою замыкания вследствие накопления неравновесного поверхностного заряда. Большинство ФЭП имеют диффузионную длину L больше толщины пластины W. Текстурированная поверхность обеспечивает не однократный проход ИК излучения между поверхностями пластины, в результате коэффициент b возрастает при малых значениях коэффициента поглощения а.

Наименьшее значение потерь тока короткого замыкания ~9% вследствие накопления неравновесного поверхностного заряда имеют ФЭП, прошедшие термообработку при 780 "С в атмосфере азота. Примесь фосфора в пассивирующем просветляющем покрытии на поверхности п+-эмиттера также снижает величину этих потерь. При низких уровнях освещенности исследованных фотоэлектрических структур потери не превышали 19,7%. С ростом интенсивности излучения рассматриваемые потери увеличиваются. В отличии от потерь собирания фотогенерированных носителей заряда вследствие рекомбинации на освещенной поверхности, проявляющихся только в коротковолновой области спектра, потери, связанные с неравновесным поверхностным зарядом, существуют во всей фотоактивной области спектра. Физический процесс, лежащий в основе этих потерь заключается в увеличении тока инжекции за счет дополнительного падения напряжения на р-п-переходе. индуцированного накоплением неравновесного поверхностного заряда.

Список публикаций, отражающих основное содержание работы

1. Родоманов P.P., Богатов Н.М.. Матвеякин М.П. Лабораторно-исследовательская микропроцессорная информационная система. // Экология. Медицина Образование. Материалы межрегиональной научно-практической конференции. 28-29 октября. 2000 г. Краснодар. НПЦ "Цветные стекла". 2000. С. 31.

2. Родоманов P.P., Антонова И.А., Богатов Н.М., Закс М.Б., Матвеякин M.II. Ситников A.M., Супрунов В.В. Контроль однородности рекомбинационных и электрофизических характеристик двусторонних фотоэлектрических преобразователей. II Труды Международной конференции "Оптика, оптоэлектро-

ника и технологии" Ульяновск 25-29 июня 2001. Ульяновск. УлГУ. н

2001. С. 127.

3. Родоманов P.P., Богатов Н.М., Матвеякин M.II. Измерительная микропроцессорная информационная система. // Нейроинформати-ка и ее приложения: Материалы IX Всероссийского семинара. Красноярск. 5-7 октября 2001 г. Красноярск: ИПЦ КГТУ. 2001. С.

22-23.

4. Родоманов P.P., Богатов Н.М., Матвеякин М.П. Автоматизированная система исследования параметров полупроводниковых приборов. // Материалы 3-й международной научно-технической конференции "Измерение, контроль, информатизация"^ 1-23 мая 2002 г., г. Барнаул. Барнаул 2002. С. 122-126.

5. Родоманов P.P., Богатов Н.М., Матвеякин М.П. Влияние заряженных поверхностных состояний на спектральные характеристики фотоэлектрических преобразователей. // Труды Международной конференции "Оптика, оптоэлектроника и технологии" Ульяновск 17-21 июня ?002 Ульяновск-УлГУ. 20П2 С 54

6. Родоманов Р.Р . Богатов Н.М., Матвеякин М.П. Неравновесный поверхностный заряд в полупроводниковых структурах. // Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники Труды восьмой Международной научно-технической конференции. Дивноморское, Россия, 14-19 сентября. 2002 г. Таганрог. 2002. С

23-26.

7. Родоманов P.P., Богатов Н.М.. Матвеякин М.П.Влияние поверхностных состояний на область пространственного заряда фотоэлектрических структур. // Деп ВИНИТИ 31 10.2002. № 1877-В2002 20 с

8. Родоманов P.P., Богатов Н.М. Влияние неравновесного поверхностного заряда на ток короткого замыкания фотоэлектрических преобразователей. // Электромеханические преобразователи энергии. Материалы второй межвузовской научной конференции, том II. Краснодар. 27-28 марта 2003. Краснодар: КВАИ, 2003 С. 88-91.

9. Родоманов P.P., Богатов Н.М.. Матвеякин М.П. Влияние неравно-1 весного поверхностного заряда на ток короткого замыкания кремниевых ФЭП. // Деп. ВИНИТИ 02.04.03. № 585-В2003. 24 с.

10. Родоманов P.P., Богатов Н.М., Матвеякин М.П. Собирание фотоге-нерированных носителей заряда в структурах с двусторонней чувствительностью. // Деп. ВИНИТИ 02.04.03. № 584-В2003. 37 с.

11. Родоманов P.P., Богатов Н.М., Матвеякин М.П. Многопроцессор-^ ная измерительная информационная система, (статья) // Нейроин-

форматика и ее приложения: Материалы X Всероссийского семинара. Красноярск, 4-6 октября 2002 г. Красноярск: ИПЦ КГТУ. 2002. С. 22-23.

12. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №■2003611028. «Программа управления программируемым контроллером сбора и первичной обработки информации в режиме снятия спектральных характеристик солнечного элемента». // Авторы: P.P. Родоманов, Н.М. Богатов. Зарегистрировано: 28.04.2003 г.

13. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2003611150. «Программа управления программируемым контроллером сбора и первичной обработки информации в режиме снятия ВАХ солнечного элемента». // Авторы: P.P. Родоманов, Н.М. Богатов. Зарегистрировано: 16.05.2003 г.

14. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2003611475. «Программируемый контроллер сбора и первичной

' обработки информации». // Авторы: P.P. Родоманов. Н.М. Богаюв.

j Зарегистрировано: 19.06.2003 г.

(

NM2 54 9

Отпечатано в ФГУП "Издательство "Советская Кубань". Цех оперативной полифафии. г.Краснодар, ул.Рашпилевская, 106, тел.: 55-36-53 Заказ 7811. Тираж 50 экз. 2003 г.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Родоманов, Роман Робертович

Введение.

Глава 1. Физика фотоэлектрического эффекта.

1.1. Уравнения, описывающие фотоэлектрический эффект в твердотельных структурах.

1.2. Генерация и рекомбинация носителей заряда.

1.3. Механизм транспорта носителей заряда в структурах с п- и р- областями.

1.4. Факторы, ограничивающие эффективность фотоэлектрических преобразователей.

1.5. Высокоэффективные кремниевые фотоэлектрические преобразователи.

1.6. Выводы к главе 1.

Глава 2. Влияние поверхностных состояний на область пространственного заряда фотоэлектрических структур.

2.1. Область пространственного заряда п-р-перехода.

2.2. Влияние поверхностных состояний на область пространственного заряда п-р-перехода.:.

2.3. Зависимость тока короткого замыкания от неравновесной плотности поверхностного заряда.

2.4. Выводы к главе 2.

Глава 3. Измерение спектральной чувствительности фотоэлектрических преобразователей.

3.1. Анализ методик измерения спектральной чувствительности.

3.1.1. Измерение спектральной чувствительности с использованием импульсного источника света.

3.1.2. Измерение спектральной чувствительности с использованием монохроматора и дополнительной подсветки.

3.2. Автоматизация измерения спектральной чувствительности фотоэлектрических преобразователей.

3.2.1. Универсальный измерительный спектральный комплекс.

3.2.2. Программируемый контроллер сбора и первичной обработки информации.

3.3. Программа управления программируемым контроллером сбора и первичной обработки информации.

3.4. Экспериментальные результаты и погрешности измерений. и- 3.5. Выводы к главе 3.

Глава 4. Собирание фотогенерированных носителей заряда в структурах с двусторонней чувствительностью.

4.1. Модель собирания фотогенерированных носителей заряда в структурах с двусторонней чувствительностью.

4.2. Измерение коэффициента отражения двусторонних фотоэлектрических преобразователей.

4.3. Определение параметров вольт-амперной характеристики двусторонних фотоэлектрических преобразователей.

4.4. Определение расположения локальных шунтов методом термографии.

Ф 4.5. Влияние неравновесного поверхностного заряда на ток короткого замыкания.

4.6. Влияние неравновесного поверхностного заряда на коэффициент собирания двусторонних фотоэлектрических преобразователей.

4.7. Выводы к главе 4.

Введение диссертация по физике, на тему "Влияние поверхностных состояний на собирание фотогенерированных носителей заряда в структурах с двусторонней чувствительностью"

Актуальность темы

Внутренний фотоэлектрический эффект является основой функционирования широкого класса твердотельных преобразователей энергии электромагнитного излучения в электрическую. Технология изготовления фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) непрерывно совершенствуется, так что потери энергии в объеме наиболее эффективных структур сведены к минимуму. Это достигается использованием . исходного полупроводникового материала, очищенного от посторонних примесей и дефектов, уменьшением толщины сильно легированных слоев, контролем фзических и геометрических параметров неоднородных структур. В этих условиях возрастает доля потерь, обусловленных процессами на поверхности и границах раздела диэлектрик-полупроводник, полупроводник-полупроводник, металл-полупроводник. В отличие от генерационно-рекомбинационных процессов в объеме фотоэлектрических структур, поверхностные явления изучены не достаточно подробно. Исследовалась прежде всего зависимость эффективности фотоэлектрического преобразования от скорости поверхностной рекомбинации неравновесных носителей заряда. Достаточно хорошо изучены поверхностно-барьерные структуры. Влияние неравновесного поверхностного заряда на собирание фотогенерированных электронов и дырок в научной литературе ранее не рассматривалось.

Роль электронных состояний на поверхности тонкого эмиттера повышается при переходе к субмикронным и наномикронным технологиям создания приборов твердотельной электроники. Поэтому результаты, плученные в диссертационной работе, представляют интерес для понимания не только механизмов потерь энергии в фотоэлектрических преобразователях, но и процессов переноса заряда в субмикронных структурах.

Комплексные исследования электрофизических, тепловых и спектральных характеристик двусторонних кремниевых ФЭП с диэлектрической пленкой на текстурированной поверхности, имеющих структуру п+-р-р+ и р+-п-п+ типа с мелким несимметричным диффузионным n-р-переходом, позволили построить модель собирания фотогенерированных носителей заряда, учитывающую влияние неравновесного поверхностного заряда на эффективность собирания фотогенерированных носителей заряда в этих структурах. Показано, что генерационно-рекомбинационные процессы на поверхности или границе раздела диэлектрик-полупроводник приводят к изменению концентрации неравновесных носителей в поверхностной области, что влияет на распределение электрического поля области пространственного заряда (ОПЗ). Учет влияния этих факторов на спектральные характеристики является существенным отличием развиваемого подхода от традиционного анализа фотоэлектрических структур и позволяет разработать технологические пути повышения эффективности серийных ФЭП.

Цель и задачи исследования

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Построение адекватной модели собирания фотогенерированных носителей заряда в структурах с мелким несимметричным диффузионным n-р-переходом и неравновесным поверхностным зарядом.

Научная новизна

4. Теоретически и экспериментально доказано, что потери собирания фотогенерированных носителей заряда, связанные с неравновесным поверхностным зарядом, существуют во всей фотоактивной области спектра.

Практическая ценность

1. Для автоматизации измерений спектральных и вольт-амперных характеристик создан программируемый контроллер сбора и обработки информации, обеспечивающий ввод данных в IBM PC.

2. Исследован механизм потерь собирания фотогенерированных носителей заряда в структурах с мелкозалегающим несимметричным n-р-переходом вследствие накопления неравновесного заряда на поверхности эмиттера.

3. Определены максимальная величина плотности неравновесного заряда на текстурированной поверхности эмиттера, диффузионная длина неосновных носителей заряда в базе, эффективное увеличение светового пути, параметры вольт-амперной характеристики двусторонних кремниевых ФЭП.

4. Показана зависимость величины потерь тока короткого замыкания двусторонних кремниевых ФЭП вследствие накопления неравновесного поверхностного заряда от условий термообработки и состава диэлектрической пассивирующей, просветляющей пленки на поверхности тонкого эмиттера.

5. Результаты исследований содержат рекомендации позволяющие снизить потери выходной мощности и повысить коэффициент полезного действия двухсторонних фотоэлектрических преобразователей.

6. Созданный программируемый контроллер сбора и обработки информации, автоматизированные измерительные комплексы используются в учебном процессе физико-технического факультета КубГУ.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту

3. Экспериментально найденные для исследуемых структур значения спектральной плотности поверхностных состояний в окрестности уровня Ферми NSfe~4-10I:> эЕГ'м-2 и максимальной величины уменьшения потенциального барьера р-п-перехода вследствие накопления неравновесного поверхностного заряда Vsme(0,1; 0,3) В.

4. Накопление неравновесного заряда на поверхности тонкого эмиттера обусловливает потери собирания фотогенерированных носителей заряда, существующие во всей фотоактивной области спектра и увеличивающиеся с ростом интенсивности излучения.

5. Обнаружен дополнительный механизм снижения эффективности собирания фотогенерированных носителей заряда, заключающийся в увеличении тока инжекции за счет падения напряжения на р-п-переходе, индуцированного накоплением неравновесного поверхностного заряда.

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

Основные результаты и выводы

1. Построена аналитическая модель ОПЗ мелкого р-п-перехода, показывающая, что увеличение плотности неравновесного поверхностного заряда обусловливает уменьшение ширины ОПЗ и величины потенциального барьера перехода. Модель собирания фотогенерированных носителей заряда обобщена с учетом накопления неравновесного заряда на поверхности мелкозалегающего п-р-перехода.

2. Разработан новый метод обработки экспериментальных спектральных характеристик двусторонних фотоэлектрических преобразователей, отличающийся . тем, что коэффициент собирания рассчитывается не на основе теоретической формулы для плотности фототока, а на основе формулы для плотности тока короткого замыкания, учитывающий накопление неравновесного поверхностного заряда в структурах с мелким несимметричным п-р-переходом.

3. При достаточно высокой интенсивности света падение напряжения на р-п-переходе, индуцированное неравновесным поверхностным зарядом, достигает максимального значения Vsm. Сублинейная зависимость тока короткого замыкания 1кз исследуемых ФЭП от концентрации излучения X обусловлена выполнением неравенства q(Vsm+IioRs)/(kT)»l. Анализ этой зависимости показывает, что для большинства исследуемых структур Vsme(0,l; 0,3) В, а значение спектральной плотности поверхностных состояний в окрестности уровня Ферми NSfe~4101:> эВ"'м-2.

4. Из экспериментальных спектральных зависимостей коэффициентов собирания с лица Qfe и с тыла Qbe определены для каждого ФЭП диффузионная длина неосновных носителей заряда L в базе, эффективное увеличение светового пути в элементе Ь, потери тока короткого замыкания вследствие накопления, неравновесного поверхностного заряда. Большинство ФЭП имеют диффузионную длину L больше толщины пластины /. Текстурированная поверхность обеспечивает не однократный проход ИК излучения между поверхностями пластины, в результате коэффициент b возрастает при малых значениях коэффициента поглощения а.

5. Наименьшее значение потерь тока короткого замыкания ~9% вследствие накопления неравновесного поверхностного заряда имеют ФЭП, прошедшие термообработку при 780 °С в атмосфере азота. Примесь фосфора в пассивирующем просветляющем покрытии на поверхности п+-эмиттера также снижает величину этих потерь. При низких уровнях освещенности исследованных фотоэлектрических структур потери не превышали 19,7%. С ростом интенсивности излучения рассматриваемые потери увеличиваются.

В отличии от потерь собирания фотогенерированных носителей заряда вследствие рекомбинации на освещенной поверхности, проявляющихся только в коротковолновой области спектра, потери, связанные с неравновесным поверхностным зарядом, существуют во всей фотоактивной области спектра. Физический процесс, лежащий в основе этих потерь заключается в увеличении тока инжекции за счет дополнительного падения напряжения на р-п-переходе, индуцированного накоплением неравновесного поверхностного заряда.

127

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе теоретически и экспериментально исследован механизм потерь собирания фотогенерированных носителей заряда в структурах с мелкозалегающим несимметричным n-р-переходом вследствие накопления неравновесного заряда на поверхности эмиттера. Особеностью исследуемых структур является то, что ОПЗ n-р-перехода сливается с ОПЗ поверхностной области. Генерационно-рекомбинационные процессы на поверхности или границе раздела диэлектрик-полупроводник приводят к изменению концентрации неравновесных носителей в поверхностной области, что влияет на распределение электрического поля ОПЗ. Учет влияния этих факторов на спектральные характеристики является существенным отличием развиваемого подхода от традиционного анализа фотоэлектрических структур.

Исследовано влияние неравновесного поверхностного заряда на эффективность собирания фотогенерированных носителей заряда в кремниевых двусторонних фотоэлектрических структурах п+-р-р+ и р+-п-п+ типа с мелким несимметричным диффузионным n-р-переходом. Одни образцы имели текстурированную лицевую и тыльную поверхности, а другие - только лицевую. На текстурированную поверхность наносилось пассивирующее просветляющее покрытие БЮг, не текстурированная тыльная поверхность была механически отполирована. Одни структуры имели мелкозалегающий изотипный переход, а другие - глубокий. Образцы отличались также толщиной, режимами термообработки, составом пленки SiOj.

Для более полного исследования процесса собирания фотогенерированных носителей заряда проведены измерения коэффициентов отражения, зависимости тока короткого замыкания от концентрации излучения, вольт-амперных и спектральных характеристик при освещениии лицевой и тыльной поверхностей, теплового излучения в режиме обратно смещенного п-р-перехода.

Необходимость обработки большого объема экспериментальных данных требует автоматизации процесса измерений. Для этого создан программируемый контроллер сбора и обработки информации, обеспечивающий ввод данных в IBM PC. Он работает в составе установок измерения спектральной чувствительности и вольт-амперных характеристик фотоэлектрических преобразователей. В результате автоматизации измерения спектральных характеристик время исследования одного образца уменьшено более, чем в 6 раз, и повышена точность измерений.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Родоманов, Роман Робертович, Краснодар

1. Аут И., Генцов Д., Герман К. Фотоэлектрические явления. М.: Мир. 1980. 208 с.

2. Васильев A.M., Ландсман А.П. Полупроводниковые фотопреобразователи. М.: Советское радио. 1971. 248 с.

3. Евдокимов В.М., Каган М.Б., Колтун М.М., Черкасский А.Х. Солнечные батареи. // Итоги науки и техн. Сер. Генераторы прямого преобразования тепловой и химической энергии в электрическую. Т. 3. М.: ВИНИТИ. 1977. 96 с.

4. Евдокимов В.М. Некоторые новые теоретические модели фотопреобразователей и перспективы повышения их КПД. // Преобразование солнечной энергии. М. 1985. С. 13-19.

5. Jain S.C., Heasell E.L., Roulston D.J. Recent advances in the physics of silicon PN junction solar cells including theire transient response. // Progr. Quant. Electron. 1987. V. 11. N 2. P. 105-204.

6. Фаренбрух А., Бьюб P. Солнечные элементы: Теория и эксперимент. М.: Энергоатомиздат. 1987. 280 с.

7. Колтун М.М., Полисан А.А., Щуров К.А., Оршанский И.С. и др. Солнечные элементы и батареи. // Итоги науки и техн. Сер. Генераторы прямого преобразования тепловой и химической энергии в электрическую. Т. 9. М.: ВИНИТИ. 1989. 144 .с.

8. Shockley W. The theory of p-n junctions in semiconductors and p-n junction transistors. // Bell Syst. Tech. J. 1949. V. 28. N 7. P. 435-439.

9. Gummel H.K. A self consistent iterative scheme for one - dimensional steady state transistor calculations. // IEEE Trans. Electron. Devices. 1964. V. ED-11. N 10. P. 455-465.

10. Pfitzner A. Numerical solution of the one-dimensional phenomenological transport equation set in semiconductors. // Electron Technology. 1977. V. 10. N 4. P. 3-21.

11. Гудков В.В. Существование и единственность решения краевой задачи для дрейфодиффузионной одномерной модели полупроводникового прибора. // Ж. вычисл. и мат. физ. 1992. Т. 32. № 6. С. 917-928.

12. Kuzmicz W., Pfitzner A. A highly accurate numerical solution of semiconductor transport equation. // NASECODE IV: Proc. 4th Int. Conf. Numer. Anal. Semicond. Devices and Integr. Circuits. Dublin. 19 21 June. 1985. Dublin. 1985. P. 372-377.

13. Hauser J.R., Dunbar- P.M. Performance limitations of silicon solar cells. // IEEE Trans. Electron. Devices. 1977. V. ED-24. N 4. P. 305-321.

14. Fossum J.G. Computer aided numerical analysis of silicon solar cells. // Solid State Electronics. 1976. V. 19. N 4. P. 269-277.

15. Rover D.T., Basore P.A., Thorson G.M. Solar cell modeling on personal computers. // 18th IEEE Photovoltaic Specialists Conference. Las Vegas. Nev. Oct. 21 25. 1985. Conf. Rec. New York. N.Y. 1985. P. 703-709.

16. Girardini K., Jacobsen S.E. Optimization and numerical models of silicon solar cells. // Solid State Electronics. 1991. V. 34. N 1. P. 69-77.

17. Богатов H.M., Громовой JI.И., ЗаксМ.Б., Лелюх Е.В. Численное решение одномерной краевой задачи переноса заряда в солнечных элементах. // Гелиотехника. 1982. N 1. С. 7-14.

18. Lindholm F.A., Fossum J.G., Burgess E.L. Application of the superposition principle to solar-cell analysis. // IEEE Trans. Electron. Devices. 1979. V. ED-26. N 3. P. 165-171.

19. Tarr N.G., Pulfrey D.L. The superposition principle for homojunction solar cells. // IEEE Trans. Electron. Devices. 1980. V. ED-27. N 4. P. 771-776.

20. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. Кн. 1. М.: Мир. 1984. 456 с.

21. Agarwal S.K., Jain S.K. Temperature effects in silicon solar cells. // Solid State Electronics. 1980. V. 23. N 11. P. 1021-1028.

22. Rajkanan K., Singh R., Shewchun J. Absorption coefficient of silicon for solar cells calculations. // Solid State Electronics. 1979. V. 22. N 9. P. 793-795.

23. Колтун M.M. Селективные оптические поверхности преобразователей солнечной энергии. М.: Наука. 1979. 215 с.

24. Раушенбах Г. Справочник по проектированию солнечных батарей. М.: Энергоатомиздат. 1983. 360 с.

25. Бонч- Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников. М.: Наука. 1977. -672 с.

26. Булярский С.В., Грушко Н.С. Генерационно-рекомбинационные процессы в активных элементах. М.: МГУ. 1995.- 399 с.

27. Redfield D. Unified model of fundamental limitations on the performance of silicon solar cells. // IEEE Trans. Electron. Devices. 1980. V. ED-27. N 4. P. 766-771.

28. Tewary V.K., Jain S.C. Surface boundary condition for solar cell diffusion equation. // J. Phys. D: Appl. Phys. 1980. V. 13. N 5. P. 835-837.

29. Ledebo L.A. Light enhanced recombination of excess carrier at silicon surfaces. // Solid State Commun. 1984. V. 50. N 8. P. 795-792.

30. Hsieh Y.K., Card H.C. Limitation to Shockley Read - Hall model due to direct photoionization of the defect states. // J. Appl. Phys. 1989. V. 65. N 6. P. 2409-2415.

31. Абакумов B.H. Расчет вероятности захвата электрона на кулоновский центр при спонтанном излучении оптического фонона. // ФТП. 1979. Т. 13. В. 1. С. 59-64.

32. Акулиничев В.В., Ясиевич И.Н. Сечение захвата электронов на притягивающие центры в Ge и Si. // ФТП. 1980. Т. 14. В. 9. С. 1779-1782.

33. Абакумов В.Н., Меркулов И.А., Перель В.И., Ясиевич И.Н. К теории многофононного Ф захвата электрона на глубокий центр. // ЖЭТФ. 1986. Т. 89. В. 4(10). С. 1472-1486.

34. Абакумов В.Н., Курносова О.В., Пахомов А.А., Ясиевич И.Н. Многофононная рекомбинация через глубоеие примесные центры. // ФТТ. 1988. Т. 30. В. 6. С. 1793-1802.

35. Стыс Л.Е., Фойгель М.Г. Особенности донорно акцепторной рекомбинации в слабо легированных компенсированных полупроводниках. // ФТП. 1985. Т. 19. В. 2. С. 217-223.

36. Стыс Л.Е., Фойгель М.Г. Кинетика донорно акцепторной рекомбинации в слабо легированных компенсированных полупроводниках. // ФТП. 1985. Т. 19. В. 2. С.1. Щ> 224-229.

37. Ворожцова Л.А., Гершензон Е.М., Гурвич Ю.А., Исмаилова Ф.М. и др. Рекомбинация свободных носителей в легированном кремнии с малой компенсацией. // ЖЭТФ. 1988. Т. 94. В. 2. С. 350-363.

38. Колковский И.И., Латышенко В.Ф., Лугаков П.Ф., Шуша В.В. Рекомбинация носителей заряда в термообработанном Si с различными типами ростовых микродефектов. // ФТП. 1992. Т. 26. В. 1. С. 176-180.

39. Khalfin V.B., Strikha M.V., Vassievich I.N. Auger recombination of electrons via deep and shallow acceptors. // Phys. Status Solidi. 1985. V. В132. N 1. P. 203-217.

40. Стриха M.B. Примесная Оже рекомбинация в кремнии. // ФТП. 1985. Т. 19. В. 6. С. 697-707.

41. Авраменко В.А., Рубо Ю.Г., Стриха М.В., Яссиевич И.Н. К вопросу о примесной Оже рекомбинации. // ФТТ. 1985. Т. 27. В. 8. С. 2313-2319.

42. Стриха М.В., Яссиевич И.Н. Оже рекомбинация через доноры. // ФТП. 1985. Т. 19. В. 9. С. 1715-1717.

43. Стриха М.В. Примесная Оже рекомбинация в кремнии: новый подход к вычислению интегралов перекрытия. //Докл. АН УССР. 1987. Т. А. № 8. С. 59-62.

44. Львов B.C., Стриха М.В., Третяк О.В., Шматов А.А. Межцентровые переходы носителей заряда в частично разупорядоченном кремнии: расчет. // ФТТ. 1989. Т. 31. В. 11.С. 197-205.

45. Львов B.C., Стриха М.В., Третяк О.В., Шматов А.А. Межцентровые переходы носителей заряда в частично разупорядоченном кремнии: эксперимент и обсуждение результатов.//ФТТ. 1989. Т. 31. В. 11. С. 206-213.

46. Маршак А.Х., Ван Флит К.М. Концентрация носителей и токи в вырожденных полупроводниках с неоднородной зонной структурой. // Труды института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике. 1984. Т. 72. № 2. С. 5-24.

47. Sah S.,Noyce R., Shochley W. Cfrrier generation and recombination in p-n junction characteristics // Proc. IRE. 1957. V. 45. P. 1228.

48. Богатов H.M., Закс М.Б. Об изменении квазиуровней Ферми в п+-р-р+-преобразователе солнечной энергии // Гелиотехника. 1985. № 2. С. 72-73.

49. Богатов Н.М. Анализ влияния рекомбинации в области пространственного заряда на вольт-амперную характеристику кремниевых солнечных элементов.'// Гелиотехника. 1990. №6. С. 49-53.

50. Wolf М. High efficiency silicon solar cells. // 14th IEEE Photovoltaic Specialists Conference. San Diego. Calif. 1980. Conf. Rec. New York. N. Y. 1980. P. 674-679.

51. San C.T., Yamakawa K.A., Lutwack R. Effect of thickeness on silicon solar cell efficiency. // IEEE Trans. Electron. Devices. 1982. V. 29. N 5. P. 903-908.

52. Евдокимов B.M., Лисовский Ю.Л. Исследование фотоэлементов с однородным встроенным полем в базе и концентрационной зависимостью подвижности и времени жизни. // Гелиотехника. 1976. № 6. С. 3-10.

53. Евдокимов В.М., Лисовский Ю.Л. Оптимизация экспоненциального распределения легирующей примеси в базе фотопреобразователя. // Гелиотехника. 1978. № 4. С. 23-29.

54. Евдокимов В.М., Лисовский Ю.Л. Исследование еффективности встроенного электрического поля в легированном слое фотопреобразователя. // Гелиотехника. 1984. №3. С. 3-7.

55. Wolf М. The influence of heavily doped effects on Si solar cells performance. // Solar Cells. 1986. V. 17. N 1. P. 53-63.

56. Богатов H.M., Закс М.Б. Анализ влияния уровня легирования базы на характеристики п+-р-р+- кремниевых преобразователей солнечной энергии. // Гелиотехника. 1985. № 5. С.7-10.

57. Dhanasekaran Н.С., Vaya P.R., Gopalam B.S.V. Spectral sensitivity calculations on n+-p and n+-p-p+ silicon solar cells. // Phys. Status Solidi. 1984. V. A83. N 2. P. 693-700.

58. Богатов H.M. Анализ влияния легирующих примесей на эффективность солнечных элементов из монокристаллического кремния. // Электронная техника. Сер. 6. Материалы. 1991. В. 6(260). С. 48-53.

59. Jain S.C., Tsao J., Kerwin W.J. The spectral response and efficiency of heavily doped emitters in silicon photovoltaic devices. // Solid State Electronics. 1987. V. 30. N 9. P. 927-937.

60. Morales-Acevedo A. The quantum collection efficiency of heavily doped emitters in silicon solar cells. // Solar Cells. 1990. V. 28. N 4. P. 293-300.

61. Bisschops F.J., Verhoef L.A., Sinke W.C. An analytical solution for the collection efficiency of solar-cells emitters with arbitrary doping profile. // IEEE Trans. Electron. Devices. 1990. V. 37. N2. P. 358-364.

62. Chappel T.I. A study of the conversion efficiency limit of p+-i-n+ silicon solar cells in concentrated sunlight. // IEEE Trans. Electron. Devices. 1980. V. ED-27. N 4. P. 760-766.

63. Sutherland J.E., Hauser J.R. Computer analysis of heterojunction and graded bandgap solar cells. // 12th IEEE Photovoltaic Specialists Conference. 1976. Baton Rouge. La. Nov. 15-18. 1976. Conf. Rec. New York. N.Y. 1976. P. 939-944.

64. Hauser J.R. Numerical modeling of solar cells. // Kinam. 1982. V. 4. Ser. C. P. 165-198.

65. Епифанов М.С., Ширилин А.В., Шленский В.Н. Численное исследование процесса переноса заряда в полупроводниковых фотопреобразователях. // Мат. моделир. 1990. Т. 2. № 3. С. 23-30.

66. Shi Jiqun, Ou Haiyan, Ma Zhiyao, Zhou Xuemei. Изучение плотности тока насыщения в солнечных элементах с р-п-переходом. // J. Huazhong Univ. Sci. And Technol. 2001. V. 29. №4. P. 24-26.

67. Евдокимов B.M., Милованов А.Ф. Влияние неоднородного встроенного поля на эффективность собирания полупроводникового фотоэлемента. // Гелиотехника. 1972. № 4. С. 24-35.

68. Fossum J.G., Lindholm F.A., Shibib М.А. The importance of surface recombination and energy-banding narrowing in p-n junction silicon solar cells. // IEEE Trans. Electron. Devices. 1979. V. ED-26. N 9. P. 1294-1298.

69. Sukulal K., Bhat K.N. Role of lifetime and energy-bandgap narrowing in diffused-junction silicon solar cells. // IEE Proceeding. 1987. V. 134. N 4. P. 249-258.

70. Morales-Acevedo A. An improved simple procedure for calculating the open-circuit voltage ofpassivated emitter silicon solar cells.//Sol. Cells. 1987. V. 22. N 4. P. 319-321.

71. Mohammad S.N., Abidi S.T.H. Theory of saturation photocurrent and photovoltage in p-n junction silicon solar cells. // J. Appl. Phys. 1987. V.61. N 10. P. 4909-4919.

72. Евдокимов B.M. Влияние внутренних тянущих полей на к.п.д. дрейфового полупроводникового фотоэлемента и элемента с переменной шириной запрещенной зоны. //Радиотехника и электроника. 1965. Т. 10. В. 7. С. 1314-1324.

73. Sinha A., Chattopadhyaya S.K. Effect of back surface field on photocurent in a semiconductor junction. // Solid State Electronics. 1978. V. 21. N 7. P. 943-951.

74. Davis J.R., Rohatgi A. Theoretical design consideration for back surface field solar cells. // 14th IEEE Photovoltaic Specialists Conference. San Diego. Calif. 1980. Conf. Rec. New York. N. Y. 1980. P. 569-573.

75. Godlewski M.P., Baraona C.R., Brandhorst H.W. Low-high junction theory applied to solar cells. // Solar Cells. 1990. V. 29. N 2-3. P. 131-150.

76. Van Overstraeten R., Nuyts W. Theoretical investigations of the efficiency of drift-field solar cells. //IEEE Trans. Electron. Devices. 1969. V. ED-16. N 8. P. 632-641.

77. Sinton R.A., Swanson R.M. An optimization study of Si point-contact concentrator solar cells. H 19th IEEE Photovoltaic Specialists Conference. New Orleans. La. May 4 8. 1987. Conf. Rec. New York. N.Y. 1987. P. 1201-1208.

78. Swanson R.M. Point-contact solar cells: modeling and experiment. // Solar Cells. 1986. V. 17. N 1. P. 85-91.

79. Rohatgi A. A review of high-efficiency silicon solar cells. // 18lh IEEE Photovoltaic Specialists Conference. Las Vegas. Nev. Oct. 21 25. 1985. Conf. Rec. New York. N.Y. 1985. P. 7-13.

80. Spitzer M.B., Keavney C.J., Tobin S.P. Mechanisms limiting open circuit voltage in silicon solar cells.'// 17th IEEE Photovoltaic Specialists Conference. Kissimmee Fla. 21-25 May. 1984. Conf. Rec. New York. N.Y. 1984. P. 1218-1221.

81. Spitzer M.B., Keavney C.J., Geoffroy L.M. Theoretical and experimental consideration for high silicon solar cells performmans. // Solar Cells. 1986. V. 17. N l.P. 135-149.

82. Green M.A., Blakers A.W., Jiqun Shi, Keller E.M. et al. Towards a 20% efficient silicon solar cell. // 17th IEEE Photovoltaic Specialists Conference. Kissimmee Fla. 21-25 May. 1984. Conf. Rec. New York. N.Y. 1984. P. 386-389.

83. Green M.A., Blakers A.W., Narayanan S., Taouk M. Improvements in silicon solar cell efficiency. // Solar Cells. 1986. V. 17. N 1. P. 75-63.

84. Green M.A., Blakers A.W., Wenham S.R., Narayanan S. et al. Improvements in silicon solar cell efficiency. // 18th IEEE Photovoltaic Specialists Conference. Las Vegas. Nev. Oct. 21 -25. 1985. Conf. Rec. New York. N.Y. 1985. P. 39-42.

85. Green M.A., Wenham S.R., Blakers A.W. Recent advances in high efficiency silicon solar cells. // 19th IEEE Photovoltaic Specialists Conference. New Orleans. La. May 4 8. 1987. Conf. Rec. New York. N.Y. 1987. P. 6-12.

86. Green M.A., Wenham S.R. High efficiency silicon solar cells, present status. // Optoelectron. Devices and Technol. 1990. V. 5. N 2. P. 135-142.

87. Аношин Ю.А., Бордина H.M., Зайцева А.К. и др. Фотопреобразователь с двухсторонней чувствительностью. // Гелиотехника. 1979. № 2. С. 3-8.

88. Аношин Ю.А., Бордина Н.М., Зайцева А.К. Зависимость фоточувствительности фотопреобразователя с п+-р-р+ -структурой при освещении со стороны изотипного перехода от параметров р+-слоя.//Гелиотехника. 1983. № 1. С. 15-19.

89. Bruton T.M. General trends about photovoltaics based on crystalline silicon. // Solar Energy Materials & Solar Cells. 2002. V. 72. N 1-4. P. 3-10.

90. Willeke G.P. Thin crystalline silicon solar cells. // Solar Energy Materials & Solar Cells. 2002. V. 72. N 1-4. P. 191-200.lOO.Schmeits M., Mani A.A. Impurity photovoltaic effect in c-Si Solar cells: A numerical study.

91. J. Appl. Phys. 1999. V. 85. N 4. P. 2207-2212. 101.Каган М.Б. Гетерогенные, каскадные и комбинированные фотопреобразователи на основе арсенида галлия. // Фотоприемники и фотопреобразователи. Л.: Наука. 1986. С. 205-221.

92. Андреев В.М., Грилихес В.А., Румянцев В.Д. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. Л.: Наука. 1989. 310 с.

93. Xiang Х.В., Du W.H., Chang X.L., Yuan H.R. The study on high efficient AlxGa,xAs/GaAs solar cells. //Solar Energy Materials & Solar Cells. 2001. V. 68. N 1. P. 97-103.

94. Shvarts M.Z., Chosta O.I., Kochnev I.V., Lantratov V.M., Andreev V.M. Radiation resistant AlGaAs/GaAs concentrator solar cells with internal Bragg reflector. // Solar Energy Materials & Solar Cells. 2001. V. 68. N l. P. 105-122.

95. Demoulin P.D., Lundstrom M.S. Projection of GaAs solar-cell performance limits based on two-dimensional numerical simulation. // IEEE Trans. Electron Devices. 1989. V. 36. N 5. P. 897-905.

96. Hamaker H.C., Kaminar N.R., Kurula M.S., Ladle Ristow M. et al. 28% efficient GaAs concentrator solar cells. // 20th Photovoltaic Spec. Conf. Las Vegas. Nev. Sept. 26-30, 1988. Conf. Rec. Vol. 1. New York. N.Y. 1988. C. 462-468.

97. Andreev V.M., Rumyantsev V.D. A3B5 based solar cells and concentrating optical elements for space PV modules. // Solar Energy Materials & Solar Cells. 1996. V. 44. N 4. P. 319-332.

98. Торчинская T.B., Мирзажанов M.A. Физические основы солнечных фотопреобразователей на основе соединений А2В6. // Физика полупроводниковых первичных преобразователей и их применение для теплофизических измерений. Ташкент. 1984. С. 50-58.

99. Ботнарюк В.М., Горчак J1.B., Раевский С.Д. Рудь В.Ю. и др. Фотоэлектрические свойства солнечных элементов 1ТО/р+-р~-1пР в линейно поляризованном излучении. // ЖТФ. 1998. Т. 68. № 5. С.72-76.

100. Каган М.Б., Любашевская Т.Л О новых возможностях построения и оптимизации каскадных солнечных элементов. // Гелиотехника. 1981. № 6. С. 7-15.

101. Ш.Андреев В.М., Ивентьева О.О., Романова Е.П., Юферев B.C. Исследование комплементарных р-п-р- и n-p-n-каскадных солнечных элементов. // ЖТФ. 1983. Т. 53. В. 2. С. 320-324.

102. Jain R.K., Flood D.J. Monolitic and mechanical multijunction space solar cells. // Proc. 25th Intersoc. Energy Convers. Eng. Conf. Reno. Nev. Aug. 12-17. 1990: IECEC-90. V. 1. New York. (N. Y.). 1990. P. 581-586.

103. Fraas L., Avery J., Sundaram V., Dinh V. et al. Tandem solar cells with 31% (AMO) and 37% (AMI,5) energy conversion efficiencies. // IEEE Aerosp. and Electron. Syst. Mag. 1989. V. 4. N. 11. P. 3-9.

104. Fraas L.M., Avery J.E. Over 30% efficient gallium solar cells for use with concentrated sunlight. // Optoelectron: Devices and Technol. 1990. V. 5. N 2. P. 297-310.

105. Hrayshat E.S. Three cascade solar cells with graded band-gap layer on the base of GaAs-AlGaAs heterosystem. // Solar Energy Materials & Solar Cells. 2002. V. 73. N 3. P. 281-286.

106. Киселев В.Ф., Козлов C.H., Зотеев А.В. Основы физики поверхности твердого тела. М.: МГУ. 1999. -284 с.

107. Колтун M.M. Оптика и метрология солнечных элементов. М.:Наука. 1985. -280 с.

108. Бордина Н.М., Головнер Т.М. Определение диффузионной длины неосновных носителей в базе кремниевых фотопреобразователей. // Гелиотехника. 1977. №1, С. 11-16.

109. Виноградова Е.Б., Головнер T.M., Городецкий C.M., Жданович Н.С. Установка для измерения рекомбинационных параметров фотоэлемента при различных уровнях инжекции. // Приборы и техника эксперимента, 1976. №6, С. 153-154.

110. Daval V.L., Rothwarf A. Comment on simple measurement of absolute solar cell efficiency. // J.Appl. Phys., 1979, vol. 50, №4, P.1822-1823.

111. Виноградова Е.Б., Головнер T.M., Городецкий C.M., Крейнин J1.Б. Зависимость фотоэлектрических параметров преобразователей от освещенности. // Гелиотехника, 1979, №2, С. 13-14.

112. Zalewsky E.F., Geist J. Solar cell response characteization. // Appl. Opt., 1979, vol. 18, №23, P.3942-3947.

113. Буянкина Т.И., Иванцев А.С., Коняшкина В.И. Лампа фара имитатор света Солнца. // Светотехника, 1977, №6, С. 7-8.

114. Козырев Б.П. Основы расчета и конструирования радиационного термоэлемента. // Изв. ЛЭТИ, 1960, вып. 44, С. 124-129.

115. Макарова Е.А., Харитонов А.В. Распределение энергии в спектре Солнца и солнечная постоянная. М.: Наука. 1972. -288 с.

116. Богатов Н.М., Матвеякин М.П., Родоманов P.P. Измерительная микропроцессорная информационная система. // Нейроинформатика и ее приложения: Материалы IX Всероссийского семинара. Красноярск, 5-7 октября 2001 г. Красноярск: ИПЦ КГТУ. 2001. С. 22-23.

117. Бордина Н.М., Зайцева А.К., Марасанова Э.А., Полисан А. А. Кремниевые фотопреобразователи с текстурированной поверхностью и их свойства. // Гелиотехника. 1982. № 3. С. 6-11.

118. Гавриленко В.И., Грехов A.M., Корбутяк Д.В., Литовченко В.Г. Оптические свойства полупроводников. Справочник. Киев: Наукова думка. 1987. 608 с.

119. David J.P., Duveau J., Guerin J., Naamane A., Noureddine S. Investigations of hot spots effects in reverse baised spatial solar cells. // Proc. Eur. Space Power. Conf., Madrid, 2-6 oct., 1989. V. 2. Noord wijk, 1989. C. 727-733.

120. Богатов Н.М., Матвеякин М.П., Родоманов P.P. Влияние неравновесного поверхностного заряда на ток короткого замыкания кремниевых ФЭП. // Деп. ВИНИТИ 02.04.03. № 585-В2003. 24 с.

121. Богатов Н.М., Матвеякин М.П., Родоманов P.P. Собирание фотогенерированных носителей заряда в структурах с двусторонней чувствительностью. // Деп. ВИНИТИ 02.04.03. № 584-В2003. 37 с.