Исследование тонкопленочных структур на основе CdTe и их применение в солнечных батареях

• Автор: Колобаев, Виктор Валентинович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
1. Электрофизические свойства тонких пленок СсГГе и требования к ним с точки зрения применения в фотоэлектрических преобразователях солнечной энергии
1.1 Тонкопленочные солнечные элементы на неориентирующих 8 подложках
1.2 Описание межкристаллитных границ в поликристаллических пленках
1.3 Электрические свойства поликристаллических слоев СсІТе
1.4 Оптические и фотоэлектрические характеристики пленок СсГГе
1.5 Тонкопленочные солнечные элементы на основе СсІТе
1.6 Выводы
2. Влияние размера кристаллитов.' и Толщины на свойства полупроводниковых пленок, используемых в качестве активного слоя в солнечных элементах
2.1 Влияние параметров полупроводниковой пленки на
эффективное время жизни фотоносителей
2.2 Возникновение отрицательного дифференциального сопротивления в тонкопленочных структурах
2.3 Выводы
3. Исследование структур на основе СсІТе
3.1 Анализ возможных конструкций тонкопленочных солнечных элементов на основе СсІТе
3.2 Изготовление и исследование стабильности гетероструктур 8п02-п-Сс18/р-Сс1Те и п-8п02/р-Сс!Те
3.3 Исследование эффекта фотопамяти в тонкопленочных

фотопреобразователях на основе СсГГе
3.4 Выводы
4. Разработка модуля солнечной батареи
4.1 Основные требования к конструкции модуля
4.2 Разработка конструкции батареи
4.3 Ограничения на увеличение площади, роль фронтального покрытия и токособирающих электродов
4.4 Выводы
5. Разработка технологии тонкопленочных солнечных батарей и установки для их производства
5.1 Выбор технологической схемы
5.2 Разработка рабочих камер и установки
5.3 Выводы
6. Некоторые возможные применения тонкопленочных солнечных модулей на основе СсГГе
6.1 Перспективы применения тонкопленочных солнечных модулей
6.2 Автономное устройство пожарной сигнализации
6.3 Настенные часы с автономным источником, подзаряжаемым от фотоэлектрического модуля
6.4 Подзарядное устройство для аккумуляторных батарей
6.5 Выводы
Заключение
Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ
Анализ имеющихся литературных данных и знакомство с имеющимися разработками показали, что тонкопленочные приборы на неориентирующих подложках нашли широкое применение в тех областях, где они имеют ряд преимуществ перед монокристаллическими из-за возможности их изготовления на неориентирующих подложках большой площади. Это жидкокристаллические и электролюминесцентные дисплеи, солнечные элементы и панели на их основе. При этом, если при изготовлении управляющих матриц ЖК-дисплеев предпочтение отдается а-8кН, то в области тонкопленочных солнечных элементов слои СсГГе -перспективный материал. Он может, с одной стороны, потеснить а-8пН, а с другой, в паре с а-8пН может успешно использоваться при создании многокаскадных тонкопленочных СЭ. Поэтому в качестве основного направления работы было выбрано исследование, направленное на повышение фотоэлектрических характеристик пленок СсГГе и структур на их основе, а также поиск возможностей для расширения номенклатуры тонкопленочных приборов вообще, и в частности на основе СсГГе.
В связи с тем, что приборы на основе материалов с неупорядоченной структурой могут обладать повышенной деградацией, то в процессе исследования было необходимо выявить основные факторы, которые могут оказывать влияние на изменение характеристик структур на основе СсГГе, указать возможные пути повышения их стабильности.
Поскольку к факторам, оказывающим наиболее сильное влияние на параметры этих пленок, относятся поликристалличность и внешние границы раздела, то именно их изучение и составило один из основных предметов исследования. В свою очередь, структурные характеристики определяются технологией изготовления пленок. Поэтому важнейшим аспектом работы стал технологический аспект, связанный с выбором
1.6 Выводы
На основе результатов, изложенных в первой главе, можно сделать следующие выводы:
• Свойства поликристаллических пленок Сс1Тс контролируются характером межкристаллитных границ, состояние которых и, соответственно, свойства пленок могут изменяться при сегрегации примесей.
• Термообработка пленок приводит к активации примесей, скопившихся на межкристаллитных границах и соответственно к изменению электрофизических свойств пенок СсГГе.
•Влияние межкристаллитных границ в первом приближении можно описать моделью межкристаллитных барьеров и надбарьерной эмиссии носителей заряда. Усредненные параметры барьеров могут быть получены из измерений температурной зависимости электропроводности и постоянной Холла.
•Легирование пленок СйТе металлическими примесями становится эффективным только после их отжига. При увеличении степени легирования имеет место выделение проводящей фазы теллуридов, которая шунтирует кристаллиты и делает пленки непригодными для использования в качестве активной области солнечного элемента.
• Сегрегированные на границах примеси - потенциальный источник изменения свойств пленок и, соответственно, приборов на их основе.
•Удовлетворительные электронные свойства пленок СсГГе возможно получить при легировании их галогенами. При этом удается избежать выделения проводящей фазы между кристаллитами. Однако свойства пленок, легированных халькогенами изменяются со временем, что обусловлено изменением высоты межкристаллитных барьеров в результате