Влияние толщины кремниевых пластин на характеристики многопереходных солнечных элементов с вертикальными p–n-переходами
Проведено компьютерное моделирование, которое позволило исследовать зависимость основных характеристик солнечного элемента от толщины Si пластин в широком диапазоне значений....
Saved in:
| Date: | 2012 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2012
|
| Series: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| Subjects: | |
| Online Access: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/51645 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Влияние толщины кремниевых пластин на характеристики многопереходных солнечных элементов с вертикальными p–n-переходами / А.Б. Гниленко, В.А. Дзензерский, С.В. Плаксин, Л.М. Погорелая // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2012. — № 1. — С. 27-29. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-51645 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-516452014-03-10T15:46:54Z Влияние толщины кремниевых пластин на характеристики многопереходных солнечных элементов с вертикальными p–n-переходами Гниленко, А.Б. Дзензерский, В.А. Плаксин, С.В. Погорелая, Л.М. Энергетическая электроника Проведено компьютерное моделирование, которое позволило исследовать зависимость основных характеристик солнечного элемента от толщины Si пластин в широком диапазоне значений. Проведено комп'ютерне моделювання багатоперехідного кремнієвого сонячного елементу з вертикальними p—n-переходами, що складається з чотирьох послідовно з'єднаних n+–p–p+-структур. Розрахунки виконано за допомогою програмного пакета Silvaco TCAD. Досліджено залежність основних характеристик сонячного елемента від товщини кремнієвих пластин в широкому діапазоні значень. A multijunction silicon solar cell with vertical p–n junctions consisted of four serial n+–p–p+-structures was simulated using Silvaco TCAD software package. The dependence of solar cell characteristics on the silicon wafer thickness is investigated for a wide range of values. 2012 Article Влияние толщины кремниевых пластин на характеристики многопереходных солнечных элементов с вертикальными p–n-переходами / А.Б. Гниленко, В.А. Дзензерский, С.В. Плаксин, Л.М. Погорелая // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2012. — № 1. — С. 27-29. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2225-5818 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/51645 621.383 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Энергетическая электроника Энергетическая электроника |
| spellingShingle |
Энергетическая электроника Энергетическая электроника Гниленко, А.Б. Дзензерский, В.А. Плаксин, С.В. Погорелая, Л.М. Влияние толщины кремниевых пластин на характеристики многопереходных солнечных элементов с вертикальными p–n-переходами Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description |
Проведено компьютерное моделирование, которое позволило исследовать зависимость основных характеристик солнечного элемента от толщины Si пластин в широком диапазоне значений. |
| format |
Article |
| author |
Гниленко, А.Б. Дзензерский, В.А. Плаксин, С.В. Погорелая, Л.М. |
| author_facet |
Гниленко, А.Б. Дзензерский, В.А. Плаксин, С.В. Погорелая, Л.М. |
| author_sort |
Гниленко, А.Б. |
| title |
Влияние толщины кремниевых пластин на характеристики многопереходных солнечных элементов с вертикальными p–n-переходами |
| title_short |
Влияние толщины кремниевых пластин на характеристики многопереходных солнечных элементов с вертикальными p–n-переходами |
| title_full |
Влияние толщины кремниевых пластин на характеристики многопереходных солнечных элементов с вертикальными p–n-переходами |
| title_fullStr |
Влияние толщины кремниевых пластин на характеристики многопереходных солнечных элементов с вертикальными p–n-переходами |
| title_full_unstemmed |
Влияние толщины кремниевых пластин на характеристики многопереходных солнечных элементов с вертикальными p–n-переходами |
| title_sort |
влияние толщины кремниевых пластин на характеристики многопереходных солнечных элементов с вертикальными p–n-переходами |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2012 |
| topic_facet |
Энергетическая электроника |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/51645 |
| citation_txt |
Влияние толщины кремниевых пластин на характеристики многопереходных солнечных элементов с вертикальными p–n-переходами / А.Б. Гниленко, В.А. Дзензерский, С.В. Плаксин, Л.М. Погорелая // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2012. — № 1. — С. 27-29. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| work_keys_str_mv |
AT gnilenkoab vliânietolŝinykremnievyhplastinnaharakteristikimnogoperehodnyhsolnečnyhélementovsvertikalʹnymipnperehodami AT dzenzerskijva vliânietolŝinykremnievyhplastinnaharakteristikimnogoperehodnyhsolnečnyhélementovsvertikalʹnymipnperehodami AT plaksinsv vliânietolŝinykremnievyhplastinnaharakteristikimnogoperehodnyhsolnečnyhélementovsvertikalʹnymipnperehodami AT pogorelaâlm vliânietolŝinykremnievyhplastinnaharakteristikimnogoperehodnyhsolnečnyhélementovsvertikalʹnymipnperehodami |
| first_indexed |
2025-07-04T13:45:40Z |
| last_indexed |
2025-07-04T13:45:40Z |
| _version_ |
1836724246840082432 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2012, ¹ 1 27
ÝÍÅÐÃÅÒÈ×ÅÑÊÀß ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
ÓÄÊ 621.383
Ê. ô.-ì. í. À. Á. ÃÍÈËÅÍÊÎ, ä. ò. í. Â. À. ÄÇÅÍÇÅÐÑÊÈÉ,
ä. ô.-ì. í. Ñ. Â. ÏËÀÊÑÈÍ, Ë. Ì. ÏÎÃÎÐÅËÀß
Óêðàèíà, ã. Äíåïðîïåòðîâñê, Èíñòèòóò òðàíñïîðòíûõ ñèñòåì è òåõíîëîãèé ÍÀÍÓ
E-mail: plm@westa-inter.com
ÂËÈßÍÈÅ ÒÎËÙÈÍÛ ÊÐÅÌÍÈÅÂÛÕ ÏËÀÑÒÈÍ
ÍÀ ÕÀÐÀÊÒÅÐÈÑÒÈÊÈ ÌÍÎÃÎÏÅÐÅÕÎÄÍÛÕ
ÑÎËÍÅ×ÍÛÕ ÝËÅÌÅÍÒÎÂ Ñ ÂÅÐÒÈÊÀËÜÍÛÌÈ
p–n-ÏÅÐÅÕÎÄÀÌÈ
Ñðåäè ìíîæåñòâà ðàçëè÷íûõ êîíñòðóêöèé
ôîòîïðåîáðàçîâàòåëåé, ïîæàëóé, íàèìåíåå èçó-
÷åííûìè îñòàþòñÿ ñîëíå÷íûå ýëåìåíòû ñ âåðòè-
êàëüíûìè p—n-ïåðåõîäàìè [1, ñ. 182]. Â òàêèõ
ñîëíå÷íûõ ýëåìåíòàõ èçëó÷åíèå íàïðàâëåíî
âäîëü ïåðåõîäîâ, à íå ïî íîðìàëè ê íèì, êàê â
òðàäèöèîííûõ ïëàíàðíûõ êîíñòðóêöèÿõ. Ïî-
ñêîëüêó ïîïåðå÷íûé ðàçìåð ýòèõ ýëåìåíòîâ îã-
ðàíè÷åí äëèíîé ïðîáåãà íîñèòåëåé çàðÿäà, ýëå-
ìåíòàðíûå ôîòîïðåîáðàçîâàòåëè ñîåäèíÿþò ïî-
ñëåäîâàòåëüíî, ïîëó÷àÿ òàê íàçûâàåìûå ìíîãî-
ïåðåõîäíûå ñîëíå÷íûå ýëåìåíòû ñ âåðòèêàëüíû-
ìè p—n-ïåðåõîäàìè.
Êàê èçâåñòíî, òðàäèöèîííûå ïëàíàðíûå ñîë-
íå÷íûå ýëåìåíòû îäíîðîäíû â ïîïåðå÷íîì íà-
ïðàâëåíèè, ïîýòîìó âîçìîæíîñòè óëó÷øåíèÿ èõ
õàðàêòåðèñòèê çà ñ÷åò âûáîðà îïòèìàëüíîãî íà-
áîðà êîíñòðóêòèâíûõ ïàðàìåòðîâ (òîëùèíû
êðåìíèåâîé ïëàñòèíû, ãëóáèíû çàëåãàíèÿ äèô-
ôóçèîííûõ ñëîåâ è ò. ä.) îãðàíè÷åíû òîëüêî
îäíèì íàïðàâëåíèåì, ñîâïàäàþùèì ñ íàïðàâëå-
íèåì ïàäàþùåãî èçëó÷åíèÿ. Ýòî ïîðîæäàåò ðÿä
ïðîòèâîðå÷èâûõ òðåáîâàíèé ê êîíñòðóêöèè ñîë-
íå÷íûõ ýëåìåíòîâ, ïîñêîëüêó äëÿ óëó÷øåíèÿ ïî-
ãëîùåíèÿ ñâåòà â äëèííîâîëíîâîé îáëàñòè ñïåê-
òðà íåîáõîäèìî óâåëè÷èâàòü òîëùèíó ýëåìåí-
òîâ, à äëÿ îáåñïå÷åíèÿ îïòèìàëüíûõ óñëîâèé ñî-
áèðàíèÿ íîñèòåëåé ýòó òîëùèíó òðåáóåòñÿ ñî-
ãëàñîâûâàòü ñ äëèíîé ñâîáîäíîãî ïðîáåãà.
Ìíîãîïåðåõîäíûå ñîëíå÷íûå ýëåìåíòû ñ âåð-
òèêàëüíûìè ïåðåõîäàìè ïîçâîëÿþò ñíÿòü ýòî
ïðîòèâîðå÷èå, ò. ê. â íèõ ðàçäåëåíû íàïðàâëå-
íèÿ ïåðåíîñà íîñèòåëåé çàðÿäà è ôîòîíîâ, ÷òî
äàåò âîçìîæíîñòü îïòèìèçèðîâàòü ñîîòâåòñòâóþ-
ùèå êîíñòðóêòèâíûå ïàðàìåòðû íåçàâèñèìî äðóã
îò äðóãà.
Ê äðóãèì íåìàëîâàæíûì äîñòîèíñòâàì ñîë-
íå÷íûõ ýëåìåíòîâ ñ âåðòèêàëüíûìè ïåðåõîäàìè
ìîæíî îòíåñòè îòñóòñòâèå çàòåíÿþùåé êîíòàêò-
íîé ñåòêè íà ôðîíòàëüíîé ïîâåðõíîñòè, ëó÷øóþ
òåìïåðàòóðíóþ óñòîé÷èâîñòü è ñïåêòðàëüíóþ
÷óâñòâèòåëüíîñòü, âîçìîæíîñòü ïîëó÷àòü âûñî-
Ïðîâåäåíî êîìïüþòåðíîå ìîäåëèðîâàíèå, êîòîðîå ïîçâîëèëî èññëåäîâàòü çàâèñèìîñòü îñíîâ-
íûõ õàðàêòåðèñòèê ñîëíå÷íîãî ýëåìåíòà îò òîëùèíû Si-ïëàñòèí â øèðîêîì äèàïàçîíå çíà÷åíèé.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ìíîãîïåðåõîäíûé ñîëíå÷íûé ýëåìåíò, âåðòèêàëüíûé p–n-ïåðåõîä, êðåìíèåâàÿ
ïëàñòèíà, êîìïüþòåðíîå ìîäåëèðîâàíèå, ïðîãðàììíûé ïàêåò Silvaco TCAD.
êèå íàïðÿæåíèÿ çà ñ÷åò ïîñëåäîâàòåëüíîãî ñî-
åäèíåíèÿ ýëåìåíòîâ. Ïðè ñîçäàíèè êàñêàäíûõ
ñîëíå÷íûõ ýëåìåíòîâ îäíèì èç ïåðñïåêòèâíûõ
íàïðàâëåíèé ìîæåò ñòàòü èñïîëüçîâàíèå ìíîãî-
ïåðåõîäíûõ ñòðóêòóð ñ âåðòèêàëüíûìè ïåðåõî-
äàìè. Äâóõñòîðîííÿÿ ïðîçðà÷íîñòü òàêèõ ýëå-
ìåíòîâ è îòñóòñòâèå íåîáõîäèìîñòè ïåðåíîñà íî-
ñèòåëåé çàðÿäà ìåæäó êàñêàäàìè ïîçâîëÿåò â ýòîì
ñëó÷àå îáîéòèñü áåç êîììóòèðóþùèõ êàñêàäû òóí-
íåëüíûõ äèîäîâ, îáû÷íûõ äëÿ ïëàíàðíîé êîí-
ñòðóêöèè.
Èçâåñòíûå ðàáîòû ïî ìíîãîïåðåõîäíûì ñîë-
íå÷íûì ýëåìåíòàì ñ âåðòèêàëüíûìè p—n-ïåðå-
õîäàìè ïîñâÿùåíû â îñíîâíîì ýêñïåðèìåíòàëü-
íûì èññëåäîâàíèÿì, íàïðàâëåííûì íà ðàçðàáîòêó
ýôôåêòèâíûõ òåõíîëîãèé èçãîòîâëåíèÿ äàííîãî
êëàññà ôîòîïðåîáðàçîâàòåëåé [2—4]. Íåñìîòðÿ
íà ñâîþ ïåðâîñòåïåííóþ âàæíîñòü, íàòóðíûé ýê-
ñïåðèìåíò çà÷àñòóþ íå ïîçâîëÿåò ïðîâåñòè îïòè-
ìèçàöèþ óñòðîéñòâà, âûÿâèòü çàâèñèìîñòü âû-
õîäíûõ õàðàêòåðèñòèê îò ðàçëè÷íûõ êîíñòðóê-
òèâíûõ ïàðàìåòðîâ â øèðîêîì äèàïàçîíå çíà÷å-
íèé.  ñâÿçè ñ ýòèì, áîëüøîå çíà÷åíèå ïðèîáðå-
òàåò êîìïüþòåðíîå ìîäåëèðîâàíèå íà îñíîâå ìà-
òåìàòè÷åñêèõ ìîäåëåé, àäåêâàòíî îòîáðàæàþùèõ
ðåàëüíûå ôèçè÷åñêèå ïðîöåññû.
 íàñòîÿùåé ðàáîòå ïðîâåäåíî êîìïüþòåðíîå
ìîäåëèðîâàíèå ìíîãîïåðåõîäíîé n+—p—p+-
ñòðóêòóðû ñ âåðòèêàëüíûìè ïåðåõîäàìè ïðè
ïîìîùè ïðîãðàììíîãî ïàêåòà Silvaco TCAD [5]
(ñèìóëÿòîð óñòðîéñòâ ATLAS), ñðåäñòâàìè êî-
òîðîãî ðåøàþòñÿ óðàâíåíèÿ Ïóàññîíà
div(ε∇ψ)=–ρ
è íåïðåðûâíîñòè
1
1
div ;
div
n n n
p p p
n
J G R
t q
p
J G R
t q
∂ = + −
∂
∂ = − + −
∂
r
r
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2012, ¹ 128
ÝÍÅÐÃÅÒÈ×ÅÑÊÀß ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
â ðàìêàõ äèôôóçèîííî-äðåéôîâîé ìîäåëè ñ ó÷å-
òîì ìåõàíèçìà ðåêîìáèíàöèè Øîêëè—Ðèäà—
Õîëëà
( ) (
)
2
0
0
1
1
( , ) ( ) [ ]
( ) [ ]
ie iep
n ie
R p n pn n p n N N
n n N N
Σ
Σ
= − τ + + +
+ τ + +
è ýìïèðè÷åñêîé ìîäåëè ïîäâèæíîñòè, çàâèñÿ-
ùèõ îò êîíöåíòðàöèè íîñèòåëåé.
 êà÷åñòâå ïðèìåðà âûáðàí ìíîãîïåðåõîäíûé
ñîëíå÷íûé ýëåìåíò èç ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåí-
íûõ ÷åòûðåõ n+—p—p+-ñòðóêòóð ñ âåðòèêàëü-
íûìè ïåðåõîäàìè, èçîáðàæåííûé íà ðèñ. 1.
Ñ ïîìîùüþ ñèìóëÿòîðà óñòðîéñòâ ATLAS áûëà
ñîçäàíà ìîäåëü èññëåäóåìîé ñòóêòóðû, ïðåäñòàâ-
ëÿþùåé ñîáîé ïëàñòèíó êðèñòàëëè÷åñêîãî êðåì-
íèÿ p-òèïà ñ êîíöåíòðàöèåé ïðèìåñè 1014 ñì–3,
íà áîêîâûõ ïîâåðõíîñòÿõ êîòîðîé ñôîðìèðîâà-
íû äèôôóçèîííûå ñëîè n+- è p+-òèïîâ òîëùè-
íîé 1 ìêì. Ðàñïðåäåëåíèå ïðèìåñè â äèôôóçè-
îííûõ ñëîÿõ çàäàâàëîñü àíàëèòè÷åñêè ïî çàêî-
íó Ãàóññà ñ ïèêîâîé êîíöåíòðàöèåé 1018 ñì–3.
Ðàçìåð ñàìèõ êðåìíèåâûõ ïëàñòèí â âåðòèêàëü-
íîì íàïðàâëåíèè ïðèíèìàëñÿ ðàâíûì 200 ìêì.
Ðàñïîëîæåííûå âåðòèêàëüíî àëþìèíèåâûå êîí-
òàêòû ïîêðûâàþò âñþ áîêîâóþ ïîâåðõíîñòü ïëà-
ñòèí. Ôðîíòàëüíàÿ è òûëüíàÿ ïîâåðõíîñòè
ñòðóêòóðû ïîêðûòû ïàññèâèðóþùèì ñëîåì SiO2
òîëùèíîé 0,05 ìêì. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ýëåêòðè-
÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ôîòîïðåîáðàçîâàòåëÿ ìî-
äåëèðîâàëîñü îñâåùåíèå ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäè-
íåííûõ n+—p—p+-ñòðóêòóð ñîëíå÷íûì ñâåòîì
ïðè óñëîâèÿõ îñâåùåíèÿ ÀÌ 1,5 â íàïðàâëå-
íèè, ïàðàëëåëüíîì ïåðåõîäàì.
Äëÿ ñîëíå÷íîãî ýëåìåíòà ñ âåðòèêàëüíûìè
ïåðåõîäàìè íàèáîëåå çíà÷èòåëüíûì ïðåäñòàâëÿ-
åòñÿ âëèÿíèå íà åãî îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè
òîëùèíû êðåìíèåâûõ ïëàñòèí. Ïîêîëüêó òîë-
ùèíà ïëàñòèíû ñîîòâåòñòâóåò íàïðàâëåíèþ, â êî-
òîðîì ïðîèñõîäèò ïåðåíîñ íîñèòåëåé çàðÿäà, ìî-
äåëèðîâàíèå ïðîâîäèëîñü äëÿ ðàçëè÷íîãî âðå-
ìåíè æèçíè íåîñíîâíûõ íîñèòåëåé (äèôôóçè-
îííîé äëèíû íåîñíîâíûõ íîñèòåëåé), êîòîðîå
ÿâëÿåòñÿ êîñâåííîé õàðàêòåðèñòèêîé êà÷åñòâà
êðåìíèÿ è â ðàñ÷åòàõ îáû÷íî âàðüèðóåòñÿ â ïðå-
äåëàõ 10–6—10–4 ñ [6, ñ. 30].
Íà ðèñ. 2 ïîêàçàíû çàâèñèìîñòè êîýôôèöè-
åíòà ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ è òîêà êîðîòêîãî çàìû-
êàíèÿ Isc èññëåäóåìîé ñòðóêòóðû îò òîëùèíû
êðåìíèåâûõ ïëàñòèí Ws, ñîñòàâëÿþùèõ ìíîãî-
ïåðåõîäíûé ñîëíå÷íûé ýëåìåíò. Ñåìåéñòâî êðè-
âûõ ïîëó÷åíî äëÿ ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèé âðåìåíè
æèçíè íåîñíîâíûõ íîñèòåëåé çàðÿäà τn è τp, ñî-
îòâåòñòâóþùèõ ñëàáîìó ëåãèðîâàíèþ.
Èç ðèñ. 2, à õîðîøî âèäíî, ÷òî ïðè îïðåäå-
ëåííîé òîëùèíå ïëàñòèí ÊÏÄ âûõîäèò íà ïè-
êîâûå çíà÷åíèÿ. Îíè ñîîòâåòñòâóþò îïòèìàëü-
íûì óñëîâèÿì ñîáèðàíèÿ íîñèòåëåé, ïðè êîòî-
ðûõ êîëè÷åñòâî íîñèòåëåé çàðÿäà, ñïîñîáíûõ
äîñòè÷ü êîíòàêòîâ ñîëíå÷íîãî ýëåìåíòà, ìàêñè-
ìàëüíî. Óìåíüøåíèå òîëùèíû ïëàñòèí îòíîñè-
òåëüíî åå îïòèìàëüíîãî çíà÷åíèÿ óìåíüøàåò ÊÏÄ
ñîëíå÷íîãî ýëåìåíòà çà ñ÷åò ñóæåíèÿ ýôôåêòèâ-
íîé îáëàñòè ñëàáîëåãèðîâàííîãî p-ñëîÿ, èç êî-
òîðîé íîñèòåëè ìîãóò äîñòè÷ü ïåðåõîäà. Óâåëè-
÷åíèå òîëùèíû ïðèâîäèò ê ïîÿâëåíèþ è ðàñøè-
ðåíèþ ó÷àñòêà p-ñëîÿ, íîñèòåëè èç êîòîðîãî íå
äîñòèãàþò ïåðåõîäà, ÷òî ïðèâîäèò ê óìåíüøå-
íèþ ÊÏÄ. Ñ óâåëè÷åíèåì òîëùèíû ïëàñòèí âîç-
ðàñòàåò òîê êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ (ñì. ðèñ. 2, á),
ñòðåìÿñü âûéòè íà íåêîòîðûé óðîâåíü «íàñûùå-
íèÿ», ïðè êîòîðîì äàëüíåéøåå óâåëè÷åíèå òîë-
ùèíû íå ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ êîëè÷åñòâà íî-
ñèòåëåé çàðÿäà, ó÷àñòâóþùèõ â ïðîöåññå ôîòî-
ïðåîáðàçîâàíèÿ ñîëíå÷íîãî èçëó÷åíèÿ.
Óëó÷øåíèå êà÷åñòâà ìàòåðèàëà p-ñëîÿ, ÷òî îò-
ðàæàåòñÿ â ðîñòå âðåìåíè æèçíè íåîñíîâíûõ íî-
ñèòåëåé çàðÿäà, ïîçâîëÿåò óâåëè÷èòü çíà÷åíèå
îïòèìàëüíîé òîëùèíû êðåìíèåâûõ ïëàñòèí. Òàê,
äëÿ âðåìåíè æèçíè íîñèòåëåé 20 ìêñ (ñîãëàñíî
ñïåöèôèêàöèÿì íà ïðîìûøëåííî âûïóñêàåìûå
Al
Si
SiO2
n+ p p+ n+ p p+ n+ p p+ n+ p p+
Ðèñ. 1. Ìíîãîïåðåõîäíûé ñîëíå÷íûé ýëåìåíò ñ
âåðòèêàëüíûìè p–n-ïåðåõîäàìè
1
Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü ÊÏÄ n+—p—p+-ñòðóêòóðû (à)
è òîêà êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ (á) îò òîëùèíû êðåì-
íèåâûõ ïëàñòèí ïðè ðàçíûõ çíà÷åíèÿõ τn, τp
10
20
50
τn,τp=100 ìêñ
14
12
10
8
6
4
2
0
0 200 400 600 800 Ws, ìêì
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0
0 200 400 600 800 Ws, ìêì
50
20
10
1
τn,τp=100 ìêñ
Ê
Ï
Ä
,
%
I s
c,
1
0–
7 À
à)
á)
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2012, ¹ 1 29
ÝÍÅÐÃÅÒÈ×ÅÑÊÀß ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÀ
ïëàñòèíû êðåìíèÿ, âðåìÿ æèçíè íåîñíîâíûõ íî-
ñèòåëåé çàðÿäà äîëæíî ïðåâûøàòü 10—20 ìêñ)
ïðè òîëùèíå êðåìíèåâîé ïëàñòèíû êàæäîé
n+—p—p+-ñòðóêòóðû 150 ìêì äîñòèãàþòñÿ êî-
ýôôèöèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ 11,9% è ïëîò-
íîñòü òîêà êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ 25,8 ìÀ/ñì2.
Âîëüò-àìïåðíàÿ õàðàêòåðèñòèêà (ÂÀÕ) èñ-
ñëåäóåìîãî ìíîãîïåðåõîäíîãî ñîëíå÷íîãî ýëåìåí-
òà ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 3. Ãðàôèêè çàâèñèìî-
ñòè ïîëó÷åíû äëÿ ðàçíûõ çíà÷åíèé òîëùèíû
n+—p—p+-ñòðóêòóð ïðè âðåìåíè æèçíè íåîñíîâ-
íûõ íîñèòåëåé çàðÿäà 20 ìêñ. ÂÀÕ äåìîíñòðè-
ðóåò âîçìîæíîñòü ïîëó÷åíèÿ âûñîêèõ íàïðÿæå-
íèé ïðè ïðèìåíåíèè ìíîãîïåðåõîäíûõ ñòðóê-
òóð ñ ïîñëåäîâàòåëüíûì ñîåäèíåíèåì ýëåìåíòîâ.
Äëÿ ìíîãîïåðåõîäíîé ñòðóêòóðû èç ÷åòûðåõ ýëå-
ìåíòîâ ïîëó÷åíî íàïðÿæåíèå õîëîñòîãî õîäà ïî-
ðÿäêà 2 Â, â òî âðåìÿ êàê îäèíî÷íûé ñîëíå÷-
íûé ýëåìåíò íà n+—p—p+-ñòðóêòóðå äàåò íà-
ïðÿæåíèå õîëîñòîãî õîäà ïîðÿäêà 0,5 Â.
Óâåëè÷åíèå òîëùèíû êðåìíèåâûõ ïëàñòèí,
êàê ñëåäóåò èç ðèñ. 3, ïðàêòè÷åñêè íå ñêàçûâà-
åòñÿ íà âåëè÷èíå íàïðÿæåíèÿ õîëîñòîãî õîäà,
ïðè òîì, ÷òî òîê êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ ðàñòåò
(ðèñ. 2, á).
***
Òàêèì îáðàçîì, ìíîãîïåðåõîäíûå ñîëíå÷íûå
ýëåìåíòû ñ âåðòèêàëüíûìè p—n-ïåðåõîäàìè, â
îòëè÷èå îò òðàäèöèîííûõ ïëàíàðíûõ êîíñòðóê-
öèé, èìåþò äîïîëíèòåëüíóþ ñòåïåíü ñâîáîäû ñ
òî÷êè çðåíèÿ âîçìîæíîñòåé îïòèìèçàöèè õàðàê-
òåðèñòèê. Ïðîâåäåííîå ñðåäñòâàìè ïðîãðàììíî-
ãî ïàêåòà Silvaco TCAD ìîäåëèðîâàíèå ïîêàçà-
ëî, ÷òî èçìåíÿÿ òîëùèíó êðåìíèåâûõ ïëàñòèí
n+—p—p+-ñòðóêòóð, âõîäÿùèõ â òàêîé ñîëíå÷-
íûé ýëåìåíò, ìîæíî ïîëó÷èòü óâåëè÷åíèå êîýô-
ôèöèåíòà ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ ôîòîïðåîáðàçîâà-
òåëåé ñîëíå÷íîãî èçëó÷åíèÿ.
ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ
1. Ôàðåíáðóõ À., Áüþá Ð. Ñîëíå÷íûå ýëåìåíòû. Òåîðèÿ
è ýêñïåðèìåíò.— Ì.: Ýíåðãîàòîìèçäàò, 1987. [Farenbrukh
A., B’yub R. Solnechnye elementy. Teoriya i eksperiment. M.
Energoatomizdat. 1987]
2. Ãóê Å. Ã., Íàëåò Ò. À., Øâàðö Ì. Ç., Øóìàí Â. Á.
Õàðàêòåðèñòèêè êðåìíèåâûõ ìíîãîïåðåõîäíûõ ñîëíå÷íûõ ýëå-
ìåíòîâ ñ âåðòèêàëüíûìè p—n-ïåðåõîäàìè // Ôèçèêà è òåõíè-
êà ïîëóïðîâîäíèêîâ.— 1997. — Ò. 31, ¹ 7.— Ñ. 855—857.
[Guk E. G., Nalet T. A., Shvarts M. Z., Shuman V. B. //
Fizika i tekhnika poluprovodnikov. 1997. Vol. 31, N 7. P. 855]
3. Âîðîíêîâ Â. Á., Ãóê Å. Ã., Êîçëîâ Â. À. è äð. Èñ-
ïîëüçîâàíèå òâåðäîôàçíîãî ïðÿìîãî ñðàùèâàíèÿ êðåìíèÿ äëÿ
ôîðìèðîâàíèÿ ñòðóêòóð ñîëíå÷íûõ ýëåìåíòîâ ñ âåðòèêàëü-
íûìè p—n-ïåðåõîäàìè // Ôèçèêà è òåõíèêà ïîëóïðîâîäíè-
êîâ.— 1998.— Ò. 32, ¹ 7.— Ñ. 886—888. [Voronkov V. B.,
Guk E. G., Kozlov V. A. i dr. // Fizika i tekhnika
poluprovodnikov. 1998. Vol. 32, N 7. P. 886]
4. Êîðîëü÷åíêî À. Ñ., Èâøèí Ï. À. Êðåìíèåâûå âûñî-
êîâîëüòíûå ìíîãîïåðåõîäíûå ñîëíå÷íûå áàòàðåè – íîâûå òåõ-
íîëîãèè // Àâòîíîìíàÿ ýíåðãåòèêà: òåõíè÷åñêèé ïðîãðåññ è
ýêîíîìèêà.— Ìîñêâà: ÍÏÏ «Êâàíò», 2010.— ¹ 27.—
Ñ. 10—13. [Korol’chenko A. S., Ivshin P. A. // Avtonomnaya
energetika: tekhnicheskii progress i ekonomika. Moskva: NPP
«Kvant», 2010. N 27. P. 10]
5. ATLAS User’s Manual.— Santa Clara, CA: Silvaco, 2004.
6. Ïîëüñêèé Á. Ñ. ×èñëåííîå ìîäåëèðîâàíèå ïîëóïðî-
âîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ.— Ðèãà: Çèíàòíå, 1986. [Pol’skii
B. S. Chislennoe modelirovanie poluprovodnikovykh priborov.
Riga. Zinatne, 1986]
Äàòà ïîñòóïëåíèÿ ðóêîïèñè
â ðåäàêöèþ 08.09 2011 ã.
___________________________
Gnilenko A. B., Dzenzersky V. A., Plaksin S. V.,
Pogorelaya L. M. The influence of silicon wafer
thickness on characteristics of multijunction solar
cells with vertical p—n-junctions.
Keywords: multijunction solar cell, vertical p–n-
junction, silicon wafer, computer simulation, Silvaco
TCAD software package.
A multijunction silicon solar cell with vertical p–n
junctions consisted of four serial n+–p–p+-structures
was simulated using Silvaco TCAD software package.
The dependence of solar cell characteristics on the
silicon wafer thickness is investigated for a wide range
of values.
Ukraine, Dnepropetrovsk, Institute of Transport
Systems and Technologies of NASU.
____________________________
Ãíèëåíêî Î. Á., Äçåíçåðñüêèé Â. Î., Ïëàêñ³í Ñ. Â.,
Ïîãîð³ëà Ë. Ì. Âïëèâ òîâùèíè êðåìí³ºâèõ ïëàñ-
òèí íà õàðàêòåðèñòèêè áàãàòîïåðåõ³äíèõ ñîíÿ÷íèõ
åëåìåíò³â ç âåðòèêàëüíèìè p—n-ïåðåõîäàìè.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: áàãàòîïåðåõ³äíèé ñîíÿ÷íèé åëå-
ìåíò, âåðòèêàëüíèé p—n-ïåðåõ³ä, êðåìí³ºâà ïëà-
ñòèíà, êîìï'þòåðíå ìîäåëþâàííÿ, ïðîãðàìíèé ïà-
êåò Silvaco TCAD.
Ïðîâåäåíî êîìï'þòåðíå ìîäåëþâàííÿ áàãàòîïåðåõ³ä-
íîãî êðåìí³ºâîãî ñîíÿ÷íîãî åëåìåíòó ç âåðòèêàëü-
íèìè p—n-ïåðåõîäàìè, ùî ñêëàäàºòüñÿ ç ÷îòèðüîõ
ïîñë³äîâíî ç'ºäíàíèõ n+–p–p+-ñòðóêòóð. Ðîçðàõóí-
êè âèêîíàíî çà äîïîìîãîþ ïðîãðàìíîãî ïàêåòà
Silvaco TCAD. Äîñë³äæåíî çàëåæí³ñòü îñíîâíèõ õà-
ðàêòåðèñòèê ñîíÿ÷íîãî åëåìåíòà â³ä òîâùèíè êðåì-
í³ºâèõ ïëàñòèí â øèðîêîìó ä³àïàçîí³ çíà÷åíü.
Óêðà¿íà, ì. Äí³ïðîïåòðîâñüê, ²íñòèòóò òðàíñïîðò-
íèõ ñèñòåì ³ òåõíîëîã³é ÍÀÍÓ.
8
6
4
2
0 0,4 0,8 1,2 1,6 V, Â
300
250
200
150
Ws=350 ìêì
100
50
Ðèñ. 3. ÂÀÕ èññëåäóåìîãî ìíîãîïåðåõîäíîãî
ñîëíå÷íîãî ýëåìåíòà äëÿ ðàçëè÷íûõ çíà÷åíèé
òîëùèíû ïëàñòèí
I,
1
0–
8
À
|