多晶硅太陽能電池材料性能的光致發(fā)光實(shí)驗(yàn)研究-

1、第17卷第2期遼寧工學(xué)院學(xué)報(bào)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多晶硅太陽能電池材料性能的光致發(fā)光實(shí)驗(yàn)研究趙星(基礎(chǔ)科學(xué)部摘要報(bào)道了多晶硅太陽能電池材料的光致發(fā)光研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果。給出了多晶硅樣品光致發(fā)光相對強(qiáng)度的二維掃描記錄和晶粒邊界附近相對發(fā)光強(qiáng)度及相差變化的實(shí)驗(yàn)曲線。關(guān)鍵詞多晶硅;太陽能電池;光致發(fā)光分類號O 734.1用多晶硅作為太陽能電池材料,大大降低了太陽能電池的生產(chǎn)成本?？刹捎霉庵掳l(fā)光方法研究多晶硅的特性,為太陽能電池生產(chǎn)過程中光電轉(zhuǎn)換材料的

2、制備和選取提供有用信息。在低注入條件下,激活的半導(dǎo)體材料自發(fā)輻射躍遷與少數(shù)載流子和摻雜的雜質(zhì)濃度乘積成正比1。r sp =B n e N A (P 型半導(dǎo)體測量光致發(fā)光輻射強(qiáng)度可獲得少數(shù)載流子(對P 型半導(dǎo)體是電子的信息。由于少數(shù)載流子濃度決定太陽能電池的電壓2,因此可以通過測量材料的光致發(fā)光特性來研究其對太陽能電池的影響。圖1實(shí)驗(yàn)裝置1實(shí)驗(yàn)裝置及方法圖1是實(shí)驗(yàn)裝置示意圖,多晶硅樣品(經(jīng)表面處理的多晶硅片放置在可以三維移動(dòng)的自動(dòng)裝置上。激光束(GaA l A s 激光,波長830nm 經(jīng)透鏡L 1聚焦(光斑線度為4m .光致發(fā)光的輻射經(jīng)透鏡L 2、L 3及濾波器(未經(jīng)過表面處理的硅片進(jìn)入液氮冷

3、卻的探測器。信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號一路提供給激光器,另一路則作為參考信號進(jìn)入L ock -In (SR -830.整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置經(jīng)微機(jī)程序控制。2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論圖2是樣品上一小區(qū)域(12mm ×6mm 光致發(fā)光相對強(qiáng)度的二維掃描記錄。圖3是該區(qū)上a 、b 兩點(diǎn)間(a 、b 為晶粒邊界附近兩點(diǎn)光致發(fā)光相對強(qiáng)度和相差變化的直線掃描記錄。從圖2可明顯看出該區(qū)域發(fā)光的相對強(qiáng)度變化。從而可以獲得該區(qū)域少子的分布情況。暗區(qū)表示光強(qiáng)較弱,電子濃度較低。對于圖3所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可做如下的進(jìn)一步討論。本稿1996年12月17日收到。趙星:男,1958年生,講師,碩士。錦州市士英街169號,遼寧工學(xué)院物理教研

4、室,郵編121001. 圖2光致發(fā)光相對強(qiáng)度二維掃描記錄圖3光致發(fā)光相對強(qiáng)度和相差設(shè)隨時(shí)間變化的激光為G =G 0+G sin t式中G 0為與時(shí)間無關(guān)部分,G 為隨時(shí)間變化部分的幅度。連續(xù)方程為5n e t=G e -R 式中R e 為體復(fù)合率,它與平均壽命e的關(guān)系為R =n e e連續(xù)方程中已假設(shè)體內(nèi)擴(kuò)散流散度為零。設(shè)電子濃度為n e (t =n e +A sin t +B co s t式中n e 、A 、和B 均為待定常數(shù)。聯(lián)立上面的方程,可得到平均壽命與少子濃度及相差的關(guān)系為n e =G e 1+22e=tan -1(-e 因此,測量光致發(fā)光的強(qiáng)度和探測器接收的光信號與參考信號的相差可

5、以研究材料中少子的平均壽命。而壽命也是影響太陽能電池性能的重要參數(shù)3。按照上面推導(dǎo)的理論模擬計(jì)算表明強(qiáng)度的極小值點(diǎn)應(yīng)與相差的極小值點(diǎn)相同,而在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中卻表現(xiàn)出一定的位置偏離,對此有以下的兩種可能解釋:(1樣品中摻雜的雜質(zhì)分布引起;(2表面吸收因素造成。這方面還有待進(jìn)一步從理論和實(shí)驗(yàn)上加以研究。3展望多晶硅太陽能電池材料性能光致發(fā)光檢測在太陽能電池生產(chǎn)中材料的制備、選取和評價(jià)中是有著實(shí)際意義的。該方法提供了一種無接觸、無損傷的簡便、準(zhǔn)確的測試手段。該方法在測量半導(dǎo)體材料微小吸收系數(shù)中取得了滿意的結(jié)果4。此方法也可用于其它材料的特性檢測。致謝:此工作得到了德國卡斯魯爾大學(xué)P .W urfel 教

6、授工作組的支持。作者在此向P .W u rfel 教授、E rich D aub 博士及工作組全體同事表示衷心感謝。參考文獻(xiàn)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 懷特;李采華譯.太陽電池

7、.北京大學(xué)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(下轉(zhuǎn)第81頁26遼寧工學(xué)院學(xué)報(bào)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、頁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