Félvezető fotodetektorok és napelemek elmélete és gyakorlati megvalósítása 2 dr. Mizsei János, 2006

Főcímek: a soros ellenállás hatása a spektrális válasz a hatásfokot befolyásoló tényezők összefoglalása.

A soros ellenállás és az átvezetés hatása

(az átvezetés elhanyagolható)

A soros ellenállás és az átvezetés hatása (Hő)veszteség RSRS Maximális teljesítmény 01 1     0.14

A legkedvezőbb munkapont megkeresése Az optimális terhelés:

A spektrális válaszfüggvény definíciója: adott intenzitású gerjesztésre adott válasz az energia (hullámhossz reciproka) függvényében. Az ideális spektrális válaszfüggvény: SR W WgWg 0 1 ILJLILJL h

Az ideálistól eltérő viselkedést eredményező okok A felületi rekombináció sebessége: A tömbi rekombináció sebessége:

A rekombináció tömbben és a felületen A felületi rekombináció sebessége: A tömbi rekombináció sebessége: Hatáskeresztmetszet (cm 2 ) x termikus határsebesség (cm/s) x csapdasűrűség (1/cm 3 ) Hatáskeresztmetszet (cm 2 ) x termikus határsebesség (cm/s) x csapdasűrűség (1/cm 2 ) n=10 16 p=10 4 p=10 14 nemegyensúlyi

A foto válasz viszonylagos értéke a frekvencia függvényében (spektrális válaszfüggvény) SR Gerjesztés: UV infra WgWg

  n n0 n p0 npnp nini p p0 p n0 pnpn A szerkezet (rövidzárban): elektronkoncentráció: lyukkoncentráció:

  n n0 n p0 npnp nini p p0 p n0 pnpn A szerkezet (szakadásban): elektronkoncentráció: lyukkoncentráció:

A spektrális válaszfüggvény számítása: folytonossági egyenlet, transzportegyenlet x x 0

Töltéshordozó koncentrációk ideális esetben és felületi rekombinációk mellett

A spektrális válaszfüggvény számítása: felületi réteg Tömbi rekombináció:    

A spektrális válaszfüggvény számítása: alapréteg Tömbi rekombináció:    

S>0 Határfeltételek: (felületi réteg ) Felületi rekombináció: S p >0 elfogyasztja a lyukakat.    S p >0 S p =0   

S>0 Határfeltételek: (alapréteg, a fény jelentős része elér a hátoldali kontaktus közelébe ) Felületi rekombináció: S n >0 elfogyasztja az elektronokat, ha a hátoldali kontaktusnál (fém-félvezető átmenet) nagy a rekombináció szerepe. S n >0 S n =0   

Megoldások: A felületi n rétegben: A p alaprétegben: ha (nincs rekombináció hátul) A kiürített rétegben nagy a térerő, a rekombináció elhanyagolható,nem kell a folytonossági egyenletet megoldani:

A kiürített rétegre:

A belső spektrális válasz: J p -re érvényes egyenletből az ax j >>1 és az aL p >>1 feltételek érvényesítésével (az UV a felület közelében nyelődik el)

Ha a SR foto válasz mérésből, vagy számításból ismert, akkor az eszközt adott F spektrális eloszlású fénnyel megvilágítva a generált rövidzárási áramsűrűség az alábbi integrállal számítható ki: Mire jó a spektrális válaszfüggvény ? A technológia és a konstrukció „lenyomata”! -elárulja a problémák helyét és lényegét.

Ha a reflexió=0, SR=1, akkor:

Összefoglalás: a hatásfokot befolyásoló tényezők A beérkező összes teljesítmény: 1

A kis energiájú fotonokkal kapcsolatos veszteség kiszámításához az összes beeső teljesítmény: -ebből a hasznosítható (W g -nél nagyobb energiájú, elnyelt fotonok hányada): 0.77

Fölös energia -ebből a generációra: (a többi melegít) 0.57

Feszültségtényező -a nyitott pn átmeneten legfeljebb U 0 feszültség lehet: (a veszteség a nyitott átmeneten átdiffundáló töltéshordozók rekombinációjából adódik) 0.72

Fill faktor -a dióda karakterisztika alakjából (nem „szögletes”) adódóan a maximális teljesítményhez kisebb áram és feszültség tartozik: 0.89

Összefoglalás: a hatásfokot befolyásoló elméleti tényezők =xxx = elméleti hatásfok Nagy ha kicsi az, ha I L nagy és

Összefoglalás: a hatásfokot befolyásoló technológiai veszteség tényezők R (1-R) AfAf (1-A f /A) Ohmos (melegedés belül) Reflexió Vezetékezés takarása Nem teljes elnyelés

Összefoglalás: a hatásfokot befolyásoló technológiai veszteség tényezők hatásának csökkentése Ohmos veszteség: erősen adalékolt rétegek, jó kontaktusok. Reflexiócsökkentés Vezetékezés takarása: kontaktus a hátoladalra!