Влияние дополнительных факторов в реальных СЭ

При рассмотрении процессов в реальных приборах необходимо учесть ряд дополнительных факторов:

– отражение светового потока на границе раздела атмосфера - защитное покрытие - полупроводник,

– спектр поглощения структуры,

– распределение поглощённого излучения по толщине,

– поверхностную и объёмную рекомбинацию фотоносителей,

– профиль легированной области полупроводника,

– содержание примесей в исходном материале,

– наличие дефектов и слоя окисла на освещаемой поверхности полупроводника,

– сопротивление p- и n-областей, а также контактов фотоэлемента.

Учёт поверхностной и объёмной рекомбинаций приводит к следующему выражению для фототока:

, (1.10)

где β-коэффициент, учитывающий оба вида рекомбинации, который может быть рассчитан по уравнению:

, (1.11)

где L_n=(D_nτ_n)^1/2 –диффузионная длина в объёме, L_s=D_n/s –диффузионная длина вблизи поверхности, s- скорость поверхностной рекомбинации.

В качестве ориентира при измерении этих величин могут использоваться их значения для чистого кремния:

τ=2,5*10^-3 с; μ_n=1500 см²/В*с; μ_p=470 см²/В*с; L_n=0,76 мкм;

L_p=0.55 мкм; D_n=34см²/В*с; D_p= 12 см²/В*с; ρ=2,3*10⁵ Ом*см; n_e=n_p=1.5*10¹⁰ см^-3; E_g=1,12 эВ, N_ат=4,99*10²² см^-3.

В таблице приведены предельные растворимости примесей в кремнии. Буквами «з» и «в» обозначены дефекты замещения и внедрения.

Таблица 1 – Предельные растворимости примесей в кремнии

Распределение подводимого светового потока по глубине «х» слоя может быть найдено из закона Бугера:

, (1.12)

где q₀ –плотность мощности потока на поверхности, A = - поглощательная способность поверхностного слоя кремния, величина которого не превышает единицы, - линейный коэффициент поглощения, значение которого для полупроводников и диэлектриков составляет порядка 10⁴ – 10⁵ см^-1.

Профиль легированных областей полупроводника зависит от способа введения примеси и при использовании метода термической диффузии является либо экспоненциальным, либо пропорционален erfc {x/[2(Dt)^1/2]}.