多晶硅太阳能电池材料性能的光致发光实验研究-

1、第17卷第2期辽宁工学院学报V o l .17N o .21997年6月JOU RNAL O F L I AON I N G I N ST ITU T E O F T ECHNOLO GY June 1997多晶硅太阳能电池材料性能的光致发光实验研究赵星(基础科学部摘要报道了多晶硅太阳能电池材料的光致发光研究实验结果。给出了多晶硅样品光致发光相对强度的二维扫描记录和晶粒边界附近相对发光强度及相差变化的实验曲线。关键词多晶硅;太阳能电池;光致发光分类号O 734.1用多晶硅作为太阳能电池材料,大大降低了太阳能电池的生产成本。可采用光致发光方法研究多晶硅的特性,为太阳能电池生产过程中光电转换材料的

2、制备和选取提供有用信息。在低注入条件下,激活的半导体材料自发辐射跃迁与少数载流子和掺杂的杂质浓度乘积成正比1。r sp =B n e N A (P 型半导体测量光致发光辐射强度可获得少数载流子(对P 型半导体是电子的信息。由于少数载流子浓度决定太阳能电池的电压2,因此可以通过测量材料的光致发光特性来研究其对太阳能电池的影响。图1实验装置1实验装置及方法图1是实验装置示意图,多晶硅样品(经表面处理的多晶硅片放置在可以三维移动的自动装置上。激光束(GaA l A s 激光,波长830nm 经透镜L 1聚焦(光斑线度为4m .光致发光的辐射经透镜L 2、L 3及滤波器(未经过表面处理的硅片进入液氮冷

3、却的探测器。信号发生器产生的信号一路提供给激光器,另一路则作为参考信号进入L ock -In (SR -830.整个实验装置经微机程序控制。2实验结果及讨论图2是样品上一小区域(12mm ×6mm 光致发光相对强度的二维扫描记录。图3是该区上a 、b 两点间(a 、b 为晶粒边界附近两点光致发光相对强度和相差变化的直线扫描记录。从图2可明显看出该区域发光的相对强度变化。从而可以获得该区域少子的分布情况。暗区表示光强较弱,电子浓度较低。对于图3所示的实验结果可做如下的进一步讨论。本稿1996年12月17日收到。赵星:男,1958年生,讲师,硕士。锦州市士英街169号,辽宁工学院物理教研

4、室,邮编121001. 图2光致发光相对强度二维扫描记录图3光致发光相对强度和相差设随时间变化的激光为G =G 0+G sin t式中G 0为与时间无关部分,G 为随时间变化部分的幅度。连续方程为5n e t=G e -R 式中R e 为体复合率,它与平均寿命e的关系为R =n e e连续方程中已假设体内扩散流散度为零。设电子浓度为n e (t =n e +A sin t +B co s t式中n e 、A 、和B 均为待定常数。联立上面的方程,可得到平均寿命与少子浓度及相差的关系为n e =G e 1+22e=tan -1(-e 因此,测量光致发光的强度和探测器接收的光信号与参考信号的相差可

5、以研究材料中少子的平均寿命。而寿命也是影响太阳能电池性能的重要参数3。按照上面推导的理论模拟计算表明强度的极小值点应与相差的极小值点相同,而在实验结果中却表现出一定的位置偏离,对此有以下的两种可能解释:(1样品中掺杂的杂质分布引起;(2表面吸收因素造成。这方面还有待进一步从理论和实验上加以研究。3展望多晶硅太阳能电池材料性能光致发光检测在太阳能电池生产中材料的制备、选取和评价中是有着实际意义的。该方法提供了一种无接触、无损伤的简便、准确的测试手段。该方法在测量半导体材料微小吸收系数中取得了满意的结果4。此方法也可用于其它材料的特性检测。致谢:此工作得到了德国卡斯鲁尔大学P .W urfel 教

6、授工作组的支持。作者在此向P .W u rfel 教授、E rich D aub 博士及工作组全体同事表示衷心感谢。参考文献1M artin A .Green .So lar Cells .T he U n iversity of N ew Sou th W ales ,Ken sington ,19922S F inkbeiner ,E D aub and P W u rfel .P roceedings of 11th EC Pho tovo ltaic So lar Energy Conference ,M on treux 1992.3203美胡晨明,R .M 怀特;李采华译.太阳电池

7、.北京大学出版社,19904E D aub and P W u rfel .U ltro low V alues of A b so rp ti on Coefficien t of Si O b tained from L um inescence .Physical R eview L etters ,1995,74;(6(下转第81页26辽宁工学院学报第17卷第2期cadem ic P ress ,N ew Yo rk ,19713B rezis H and B row der F E .N on linear in tegral equati on s and system s of

8、H amm erstein type ,A dv .inm ath ,1975:18,1151474Petryshyn W V .O n the app rox i m ati on -so luab ility of equati on invo lving A p roper and p seudo -A -p roper ,Bu ll.A .M .S .,1975,81:223312Qua si -Ga lerk i n Approx i m a ti ng Equa tion and Its Appl ica tionT ang J ian taoKey words :B anach

9、sp ace ;non linear op erato r equati on ;m ono tone op erato rABSTRACTFo llow ing Galerk in app rox i m ating m ethod ,X n is X s n di m en si onal linear sub -sp ace ,and P n :X X n is the p ro jecti on op erato r(I +K n F n X n =P 3n yw here P 3n is the con jugate op erato r to P n ,con sequen tly

10、 K n =P 3n K P n ,F n =P n F P 3n ,hence ,a new k ind of differen t Galerk in app rox i m ating equati on is estab lished .T here 2after ,the p ap er p roves that a so rt of non linear op erato r equati on s is so lvab le under the app rox i m ating i m p licati on .(R eceived on N ov .11,1996(上接第62

11、页An Exper i m en ta l Research for Photolu m i nescence of the M a ter i a l Property Em bod ied i n Polysil icon Solar Ba tteryZ hao X ingKey words :po lycrystalline silicon ;so lar battery ;p ho to lum inescenceABSTRACTA n exp eri m en tal resu lts are repo rted here on the p ho to lum inescence researched in term s of the so lar battery m ade up of po lycrystalline silicon .T he p ap er also p resen ts a tw o -di 2m en si onal scann ing reco rds on a relative in ten sity of the p ho to lum inescence disp layed by a sam p led po lysillicon ,and the exp