Границы раздела в гетероструктурных фотоэлектрических преобразователях солнечного излучения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат наук Гудовских, Александр Сергеевич

• Гудовских, Александр Сергеевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Гудовских, Александр Сергеевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ ДЛЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

1.1 Проблемы фотоэлектрического преобразования

солнечной энергии

1.2. Солнечные элементы на основе гетероструктур

1.3. Зонная структура гетеропереходов

1.4 Транспорт носителей заряда в гетеропереходах

1.5 Теоретическая модель

Выводы по главе 1

Глава 2. ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА В СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ

НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОПЕРЕХОДОВ a-Si:H/c-Si

2.1. Солнечные элементы на основе гетероперехода a-Si:H/c-Si

2.2. Влияние свойств границ раздела a-Si:H/c-Si на параметры СЭ

2.3. Методы исследования свойств границ раздела a-Si:H/c-Si

2.4. Характеризация поверхностных состояний на границе a-Si:H/c-Si

2.4.1. Метод спектроскопии полной проводимости

2.4.2. Исследование гетероперехода a-Si:H/c-Si с помощью метода спектроскопии полной проводимости

2.4.3. Метод на основе измерения диффузионной емкости

2.5 Определение разрывов зон на границе a-Si:H/c-Si

2.5.1. Вольт-фарадные измерения

2.5.2. Определение зонной структуры на основе измерения поверхностной проводимости инверсионного слоя

2.6 Зонная структура гетероперехода a-Si:H/c-Si

2.7. Влияние условий обработки поверхности на свойства СЭ

разной полярности

2.7.1 Влияние нелегированного слоя

2.7.2 Влияние обработки в плазме водорода

Выводы по главе 2

Глава 3. ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА В МНОГОПЕРЕХОДНЫХ СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕНИЙ AHIBV

3.1 Многопереходные солнечные элементы на основе

соединений AniBv

3.2 Гетеропереходы на основе соединений AHlBv

3.3. Анализ влияния свойств границ раздела на параметры фотоэлектрических преобразователей на основе GalnP

3.4.Исследование свойств границ раздела аЩв^

3.4.1. Оценка плотности поверхностных состояний

3.4.2. Определение паразитных потенциальных барьеров

3.5. Использование двухслойного широкозонного окна

для р-л-структур

3.6. Границы раздела между фосфидами и арсенидами металлов

III группы в многопереходных солнечных элементах

3.7. Перспективы использования анизотипных гетеропереходов

в многопреходных СЭ на основе соединений AIIIBV

Выводы по главе 3

Глава 4. ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА МЕЖДУ СОЕДИНЕНИЯМИ А^В^ и Ge

4.1. Гетероструктура (^)GaInP/(/î)Ge в многопереходных СЭ

4.2. Исследование свойств границ раздела (ri)GalnP/(ri)Ge

Выводы по главе 4

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Границы раздела в гетероструктурных фотоэлектрических преобразователях солнечного излучения»

Введение

Значительный рост энергопотребления и сокращение традиционных ископаемых энергоресурсов обуславливают возрастающий в мире интерес к возобновляемым источникам энергии. Так в 2007 г. Совет Европы поставил цель довести к 2020 г. использование возобновляемых источников до 20 % от общего энергопотребления Европейского Союза. Немаловажным фактором в этом процессе являются и социально-экономические последствия техногенных катастроф, связанных с энергетической отраслью, о чем свидетельствует тот факт, что правительство Германии приняло решение о постепенном отказе от атомной энергетики за счет развития энергетики возобновляемой.

Среди возобновляемых источников энергии фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии в настоящее время признанно самым перспективным. Что не удивительно, ведь солнечная энергия является самым большим источником энергии на Земле. Следует отметить, что с 2000 г. мировой рынок наземных солнечных фотоэлектрических систем растет в среднем на 30 процентов в год. Однако дальнейшее развитие солнечной энергетики требует постоянного совершенствования характеристик фотопреобразовательных устройств (солнечных элементов), важнейшим параметром которых является эффективность преобразования солнечной энергии - КПД фотопреобразователей.

Существуют различные пути повышения КПД солнечных элементов, и к наиболее успешным направлениям их развития относится использование гетеро-структур. Здесь были достигнуты значительные успехи, которые позволили повысить значение КПД до очень высоких значений - порядка 24 % при неконцентрированном солнечном излучении для фотопреобразователей на основе кремния и порядка 43 % при концентрированном солнечном излучении для трехпереходных фотопреобразователей на основе соединений Усилия исследователей по

совершенствованию технологий формирования широкого спектра полупроводниковых материалов позволяют получать слои с достаточно хорошими объемными

свойствами. Однако для гетероструктур особое значение имеют свойства границ раздела, которые зачастую могут играть определяющую роль в работе таких устройств. Дальнейшее совершенствование характеристик гетероструктурных солнечных элементов невозможно без детального анализа процессов, происходящих на границах раздела гетеропереходов. К сожалению, на сегодняшний день в области, касающейся свойств границ раздела и их влияния на характеристики фотопреобразовательных гетероструктур, остается еще много не выясненных вопросов. Проблема частично связана и со сложностью выбора методов исследований, дающих достоверную и однозначную информацию об электронных свойствах свойств границ раздела. Применительно к каждому конкретному случаю требуется проведение целого комплекса электрофизических исследований.

В данной работе рассмотрены проблемы влияния свойств границ раздела на эффективность работа солнечных элементов, а также вопросы, связанные с исследованием свойств границ раздела на примере двух типов гетероструктурных фотоэлектрических преобразователей, продемонстрировавших значительный рост КПД за последние два десятилетия: это солнечные элементы на основе гетероперехода между аморфным гидрогенизированным кремнием, представляющие собой альтернативу развитию кремниевой солнечной энергетики, а также многопереходные фотопреобразователи на основе соединений А^В^, представляющие большой интерес для концентраторного и космического применения. Помимо большой практической значимости рассматриваемых фотопреобразователей, на их примере демонстрируются наиболее характерные проблемы, связанные с электронными свойствами границ раздела в гетероструктурах.

Актуальность работы обусловлена высокой практической значимостью решаемых задач по поиску путей повышения КПД фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии.

Цель работы:

Целью данной работы является проведение комплексных исследований свойств границ раздела в многослойных фотопреобразовательных гетероструктурах на основе элементов IV группы и соединений А11ЮУ для определения путей повышения эффективности преобразования солнечной энергии. Задачи работы

В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи:

- разработка новых подходов к конструкции и технологии формирования гетеро-структурных фотоэлектрических преобразователей солнечного излучения, позволяющих повысить эффективности преобразования солнечной энергии;

- определение зонной структуры и разработка теоретической модели гетеропереходов между аморфным гидрогенизированным кремнием и кристаллическим кремнием (а-8кН/с-81);

- исследование свойств границ раздела в фотоэлектрических преобразователях на основе гетероперехода а-8гН/с-81, определение влияния различных методов обработки поверхности и условий роста слоев на параметры границ раздела гетероперехода а-81:Н/с-81;

- исследование свойств границ раздела в фотоэлектрических преобразователях на основе согласованных по параметру решетки гетероструктур на основе соединений АШВУ и ве, определение влияния диффузионных процессов на свойства границы раздела между соединениями АШВУ и Ое;

- исследование влияния параметров границ раздела (плотность электронных состояний, сечение захвата поверхностных состояний, величины разрыв зон) на свойства фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии на основе гетеропереходов между аморфным гидрогенизированным кремнием и кристаллическим кремнием (а-81:Н/с-81), а также согласованных по параметру решетки гетероструктур на основе соединений АШВУ и ве;

- разработка методов исследований свойств границ раздела в фотоэлектрических преобразователях на основе гетероперехода a-Si:H/c-Si и гетероструктур на основе соединений AIIIBV и Ge.

Объекты и методы исследования

В работе проводятся исследования следующих объектов:

- гетероинтерфейсы между аморфными и кристаллическими полупроводниками, на примере гетероперехода на основе кремния a-Si:H/c-Si (элемента VI группы).

- гетероинтерфейсы между эпитаксиальными слоями соединений АЗВ5, согласованных по параметру решетки.

- гетероинтерфейсы между соединениями АЗВ5 и элементами VI группы, на примере GalnP/Ge гетероперехода (GaP/Si).

Для решения поставленных задач использовался широкий диапазон экспериментальных методов исследования полупроводниковых материалов и структур: емкостная спектроскопия (включая спектроскопию полной проводимости, метод вольт-фарадных характеристик и C-V профилирования), измерения вольтампер-ных и спектральных характеристик, атомно-силовая и электронная микроскопия, фотолюминесценция, а также ряд новых разработанных в работе методик. Теоретические оценки проводились с помощью компьютерного моделирования.

Научная новизна

1. Впервые было продемонстрировано возникновение инверсионного слоя в монокристаллическом кремнии вблизи границы раздела с легированным слоем a-Si:H для анизотипных гетеропереходов a-Si:H/c-Si.

2. На основе разработанного комплекса электрофизических методов исследований получены представления о зонной структуре гетеропереходов между a-Si:H и c-Si, включающее определение положения уровня Ферми в легированных пленках a-Si:H и на границе раздела a-Si:H/c-Si, концентрации и площади сечения захвата поверхностных состояний на границе раздела a-Si:H/c-Si. Было показано, что при

12 2 1

возрастании плотности поверхностных состояний выше 10 см" эВ" происходит смещение положения уровня Ферми на границе раздела к середине запрещенной зоны.

3. Впервые показано, что обработка в водородной плазме поверхности монокристаллического кремния р-типа проводимости ((p)c-Si) ухудшает характеристики СЭ на основе гетероперехода (n)a-Si:H/(p)c-Si за счет диффузии водорода в (p)c-Si и пассивации легирующей примеси бора.

4. Продемонстрирован эффект зависимости изменения изгиба зон на границе раздела изотипных гетеропереходов AIIIBV от интенсивности внешней подсветки, позволяющий разработать новый метод характеризации свойств границ раздела.

5. Показано, что для эпитаксиальных фотопреобразовательных гетероструктур, согласованных по параметру кристаллической решетки, потенциальные барьеры для основных носителей заряда, образующиеся за счет разрывов зон на границах раздела создают фундаментальное ограничение эффективности фотоэлектрического преобразования.

6. Продемонстрировано, что на границе раздела между фосфидами и арсенида-ми металлов III группы р-типа проводимости за счет существенных значений разрывов валентных зон формируются потенциальные барьеры, препятствующие транспорту основных носителей заряда.

7. Впервые показано формирование потенциального барьера для основных носителей заряда на границе раздела между слоями GalnP n-типа проводимости и подложкой Ge за счет одновременной диффузии атомов Ga и Р, что приводит к ухудшению характеристик фотоэлектрических преобразователей, содержащих гетеропереход GalnP/Ge, и к аномальному виду темновых ВАХ при температурах менее 150 К.

Практическая ценность

1. Продемонстрировано преимущество фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии на основе a-Si:H/c-Si, сформированных на подложках Si п-

типа проводимости по сравнению со структурами на подложках 81 р-типа проводимости, обусловленное более слабой зависимостью уровня рекомбинации от плотности поверхностных состояний за счет особенностей зонной структуры, и позволяющее достигать выигрыша КПД до 2 %.

2. Разработан комплекс технологических операций по созданию высокоэффективных фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии на основе а-8кН/с-81, учитывающий принципиальные отличия в подходах формирования гетероперехода а-81:Н/с-81 для подложек монокристаллического кремния п- и р- типов проводимости, которые обусловлены негативным влиянием водородной плазмы при использовании подложек кремния, легированных бором, а также заключаются в необходимости использования буферного нелегированного слоя а-81:Н при осаждении слоев а-81:Н, легированных бором, на поверхность кристаллического кремния, в то время как при осаждении слоев, легированных фосфором такой необходимости нет.

3. Разработан научно-обоснованный подход к конструкции фотопреобразовательных структур на основе соединений АШВУ, согласованных по параметру решетки, учитывающий особенности зонной структуры гетеропереходов. Продемонстрировано повышение КПД трехпереходных Оа1пР/Оа1пА8ЛЗе фотоэлектрических преобразователей солнечного излучения п-р полярности за счет оптимизации конструкции с учетом разрывов зон на границах раздела с 33.6 до 34.6 %.

4. Продемонстрирована принципиальная возможность формирования фотопреобразователей на основе Оа1пР р-п полярности, работающих в условиях концентрированного солнечного излучения при использования двухслойного широкозонного окна АЮаАв/АЮаЫР за счет уменьшения высоты паразитного потенциального барьера.

5. Предложен новый способ повышения эффективности преобразования солнечного излучения Оа1пР/Оа1пА8/Ое солнечных элементов за счет использования широкозонного эмиттера в среднем и нижнем переходах.

Научные положения, выносимые на защиту

1. В фотопреобразовательных структурах на основе гетероперехода между аморфными и монокристаллическими полупроводниками основным фактором ограничивающим КПД является рекомбинация на границе раздела, в то время как для гетероструктур на основе соединений АШВУ, согласованных по параметру решетки, доминирующую роль в ограничении эффективности преобразования оказывают паразитные потенциальные барьеры, возникающие за счет разрывов зон на границах раздела гетеропереходов.

2. Фундаментальные различия в зависимости уровня рекомбинации от плотности поверхностных состояний для гетеропереходов (р)а-8кН/(п)с-81 и (п)а-8кН/(р)с-Бь обусловленные тем, что значение разрыва валентной зоны существенно превосходит значение разрыва зоны проводимости, что приводит к значительно меньшей концентрации неосновных носителей заряда на границе (р)а-81:Н/(п)с^ и, следовательно, к снижению уровня рекомбинации по сравнению с гетеропереходом (п)а-81:Н/(р)с-8ь

3. Определена зонная структуру гетероперехода между легированными слоями а-81 :Н и монокристаллическим кремнием, где значения разрывов зон проводимости существенно превосходит разрыв валентных зон и при оптической щели а-8кН 1.72 эВ составляют АЕс= 0.15 эВ и АЕу= 0.45 эВ, соответственно. Обнаружено и экспериментально подтверждено возникновение слоя с инверсией типа проводимости на границе раздела анизотипных гетеропереходов а-8кН/с-81.

4. Введение тонкого промежуточного нелегированного слоя а-8кН между легированными бором слоями а-8кН и подложкой 81 необходимо для снижения уровня рекомбинации на этой границе раздела в то время как при легировании а-81:Н фосфором наличие тонкого промежуточного нелегированного слоя а-81:Н не оказывает заметного влияния на свойства фотоэлектрических преобразователей.

5. На границе раздела изотипных гетеропереходов р-типа проводимости между фосфидами и арсенидами металлов Ш-группы разрыв валентной зоны превышает разрыв зоны проводимости, что приводит к возникновению паразитных потенци-

альных барьеров для основных носителей, и является фундаментальным ограничением эффективности преобразования солнечной энергии.

6. В гетероструктурах между эпитаксиальными слоями ва1пР п-типа проводимости и подложкой ве возникает паразитный потенциальный барьер, обусловленный повышенной концентрацией галлия в приповерхностной области германия за счет разности пределов растворимости фосфора и галлия.

Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждается использованием набора экспериментальных методов исследований, выполненных на репрезентативной выборке образцов с использованием современного оборудования, а также сопоставлением экспериментальных данных с результатами численного моделирования.

Глава 1. ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ ДЛЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

1Л Проблемы фотоэлектрического преобразования солнечной энергии

Принцип фотоэлектрического преобразования заключается в следующих основных процессах, изображенных на рисунке 1.1: поглощение фотонов с энергией //V, превышающей ширину запрещенной зоны полупроводникового материала, генерация электронно-дырочных пар неравновесных носителей заряда и разделение этих носителей встроенным электрическим полем р-л-перехода. Образовавшийся поток носителей заряда поступает во внешнюю электрическую цепь, совершая полезную работу. Отношение вырабатываемой солнечным элементом энергии к энергии, падающего излучения называется коэффициентом полезного действия солнечного элемента.

Основная задача исследователей в области разработки фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии - это повышение их КПД. Решение этой задачи сопряжено в первую очередь с необходимостью снижения уровня потерь в солнечных элементах. Можно выделить следующие наиболее значимые фундаментальные факторы, лимитирующие коэффициент преобразования солнечной энергии: потери на термолизацию носителей заряда, а также рекомбинационные и оптические потери.

Потери на термализацию носителей заряда являются основным фундаментальным ограничением КПД солнечных элементов. Как показано на рисунке 1.2 солнечное излучение имеет достаточно широкий спектр, охватывая всю видимую, ближнюю ультрафиолетовую и ближнюю инфракрасную области. При поглощении фотонов с энергией Лц превышающей ширину запрещенной зоны эта избыточная энергия (/?V - Е^) будет передана на тепловые колебания решетки, т. е. будет потеряна. Данный процесс ограничивает КПД, теоретически достижимый

Рисунок 1.1. Зонная диаграмма р-л-перехода

л н о о

я 7 S 8

ё s

К н 03

5

я л

л ¡¿ о н о с

§

<и с

и

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

Длина волны, нм

Рисунок 1.2. Стандартные спектры солнечного излучения: на околоземной орбите (AMO); на поверхности Земли: прямое (AM1.5Z7), с учетом рассеяния (AM1.5G)

для солнечного элемента с переходом на основе одного материала, на уровне 31 % [1]. Были предложены различные способы преодоления этого ограничения - использование эффекта внутризонного поглощения (расщепление зон), создание преобразователей на «горячих носителях» с селективными контактами [2], оптическое расщепление солнечного спектра [3] и т. п. Но на сегодняшний день наиболее эффективный подход заключается в использовании многопереходных солнечных элементов.

В многопереходных солнечных элементах производят вертикальное складирование фотоактивных переходов на основе полупроводниковых материалов с различной шириной запрещенной зоны. Наибольшее распространение получили так называемые монолитные многопереходные (каскадные) солнечные элементы, в которых все каскады соединены последовательно посредством туннельных переходов [4]. Такие солнечные элементы, как правило, изготавливаются на основе гетероструктур, поскольку в них используются полупроводниковые материалы с различной шириной запрещенной зоны, но помимо этого конструкции каскадных солнечных элементов содержат гетероструктуры для более эффективного подавления поверхностной рекомбинации, о чем будет сказано далее.

Говоря о рекомбинационных потерях, следует выделить объемную рекомбинацию, происходящую в объеме полупроводниковых слоев, и поверхностную рекомбинацию, происходящую на свободной поверхности и границах раздела. Для минимизации объемной рекомбинации производится оптимизация условий синтеза с целью улучения объемных свойств материала.

В случае поверхностной рекомбинации, доминирующим процессом является рекомбинация на омических контактах и свободной поверхности. На рисунке 1.3, а изображена зонная диаграмма р-л-перехода солнечного элемента в режиме тока короткого замыкания. Основная часть носителей заряда, генерируемых солнечным излучением, разделяется встроенным полем р-л-перехода. Поток электронов направлен к /?-области, а дырок - к р-области р-л-перехода, где они достигают омических контактов. Однако часть генерируемых неосновных носителей заряда (электронов в р-

области и дырок в л-области) может беспрепятственно диффундировать к границе раздела полупроводник-металл (свободная поверхность). Поскольку эта область характеризуется высокой плотностью поверхностных состояний, неосновные носители заряда, диффундирующие к поверхности, рекомбинируют с основными носителями заряда, уменьшая поток носителей заряда, дающих вклад в фототок.

В традиционной кремниевой технологии изготовления солнечных элементов для снижения этого эффекта на фронтальную поверхность наносятся диэлектрические покрытия, пассивирующие поверхностные состояния и одновременно уменьшающие коэффициент оптического отражения. С тыльной стороны формируется сильно легированный слой, создающий потенциальный барьер для неосновных носителей заряда (рис. 1.3, б). Как правило, это достигается за счет диффузии атомов А1 в (р)81, создающих изотипный р-р+-гомопереход. Такие меры позволяют ощутимо уменьшить потери на поверхностную рекомбинацию, но не решают эту проблему полностью.

Наиболее эффективным способом подавления поверхностной рекомбинации является использование гетероструктур. На рисунке 1.3, в изображена гетеро-структура с двумя широкозонными барьерными слоями. Барьерный слой с фронтальной стороны называется широкозонным окном, а с тыльной стороны - тыльным потенциальным барьером. Разрывы валентной зоны со стороны л-области и зоны проводимости со стороны р-области создают потенциальные барьеры для потока неосновных носителей, не разделенных полем р-л-перехода. При достаточной высоте и ширине потенциального барьера можно практически полностью избежать рекомбинации неосновных носителей на контактах [5]. При этом широкозонное окно пропускает основную часть потока солнечного излучения, поглощаемого в материале р-л-перехода с меньшей шириной запрещенной зоны. Следует отметить, что в данной конструкции также должен быть обеспечен беспрепятственный транспорт основных носителей заряда через барьерные слои. Это требование накладывает ограничение по величинам разрывов зоны проводимости со стороны л-области и валентной зоны со стороны р-области.

Рисунок 1.3. Зонные диаграммы солнечных элементов на основе: п-р-перехода (а), п-р-р+-перехода с фронтальным пассивирующим покрытием и тыльным потенциальным барьером (б) и гетероструктуры с двумя барьерными слоями (в)

Оптические потери можно разделить на потери, связанные с отражением света от поверхности солнечного элемента, потери вызванные поглощением в нефотоак-тивных слоях (например, защитные покрытия СЭ) и потери за счет не полного поглощения в фотоактивных слоях (пропускания). В основном уменьшения оптических потерь добиваются за счет оптимизации конструкции солнечных элементов. Например, для уменьшения отражения применяют просветляющие покрытия и развитый рельеф поверхности (текстуру) обеспечивающей наибольший оптический захват. Однако в случае, когда длинноволновая область солнечного излучения проходит через фотоактивные слои не поглощаясь, введение дополнительного узкозонного фотоактивного перехода, т. е. использование многопереходных СЭ, позволяет наиболее эффективно понизить уровень этих потерь.

Таким образом, использование полупроводниковых гетероструктур -структур, содержащих полупроводниковые гетеропереходы, является одним из самых перспективных путей развития фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии.

1.2. Солнечные элементы на основе гетероструктур

Основной характеристикой всех солнечных элементов является их вольтампер-ная характеристика (ВАХ) при освещении солнечным светом. Наибольший интерес представляет четвертый квадрант ВАХ определяющий режим генерации. На рисунке 1.4 представлена типичная вольтамперная характеристика СЭ, на которой выделены следующие характеристические точки, являющиеся основными параметрами ВАХ: напряжение холостого хода (Уде), ток или плотность тока короткого замыкания (/5(7), , напряжение в точке максимальной мощности (Умр)> ток или плотность тока в точке максимальной мощности С/д^р), максимальная мощность РмР~ УМР-^МР Д™ описания формы ВАХ СЭ принято использовать еще один универсальный параметр - коэффициент заполнения ВАХ (Т7/7), определяемый как:

рр = ^МР _ Умр^мр УосНс VОС 3 5С

В свою очередь, КПД солнечного элемента, или эффективность преобразования солнечного излучения, может быть выражен следующим образом:

„ _ РМР _ РРУОС^БС Р Р

МП МП

где Р[п - интенсивность падающего излучения.

Для большинства гетероструктурных СЭ справедливо следующее общее выражение:

J=Js

ехр

-1

у АкТ у

где Js— ток насыщения, определяемый механизмом транспорта носителей; А - коэффициент идеальности; Jl - фототок, который в общем случае может зависеть от У, однако в первом приближении его можно считать постоянным; тогда Jl = ]$С-

Рисунок 1.4. Типичная вольтамперная характеристика СЭ при освещении

В этом случае можно записать выражение для Уде в виде

Уос—ъ^-. (1.1)

Я Js

Из него видно, что величина напряжения холостого хода во многом определяется транспортом носителей заряда. В случае, когда транспорт носителей ограничен прямой рекомбинацией на границе раздела /5 прямо пропорционально зависит от 5,- согласно выражению (1.6). Если транспорт ограничен диффузией носителей, то /5 обратно пропорционален квадратному корню эффективного времени жизни неосновных носителей определяемого рекомбинацией в объеме и на границах раздела. Следовательно, значение Уос очень чувствительно к рекомбинации на поверхностных состояниях.

В солнечных элементах на основе гетероструктур могут применяться как анизотипные, так и изотипные гетеропереходы. На рисунке 1.5 представлен пример зонной диаграммы солнечного элемента на основе анизотипного гетероперехода. Солнечное излучение падает со стороны широкозонного полупроводника, играющего, как правило, одновременно роль эмиттера - тонкого сильно легированного слоя. Основная часть излучения поглощается в узкозонном полупроводнике - базе, которая слабее легирована по сравнению с эмиттером и имеет большую толщину. За счет дополнительного потенциального барьера для неосновных носителей заряда, образованного разрывом зон (Д£Удля случая, изображенного

на рис 1.5), значительно снижается уровень рекомбинации на фронтальной поверхности. Рекомбинировать на фронтальной поверхности могут только неосновные носители заряда, генерированные в широкозонном полупроводнике. Однако вследствие малой толщины этого слоя и большого значения количество генерированных носителей достаточно мало. С другой стороны, граница раздела в таких СЭ находится в области пространственного заряда, где концентрации электронов и дырок могут быть близки. В этом случае рекомбинация на поверхностных состояниях

Рисунок 1.5. СЭ на основе анизотипного гетероперехода

Рисунок 1.6. СЭ с изотипными гетеропереходами

будет наиболее эффективна, и, следовательно, можно ожидать значительного снижения Уос и КПД СЭ. Как будет показано позже, эффективность работы таких СЭ во многом завит как от параметров поверхностных состояний ал ^

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гудовских, Александр Сергеевич, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Luque A., Mart A.Theoretical Limits of Photovoltaic Conversion // Handbook of Photovoltaic Science and Engineering / Eds. A. Luque, S. Hegedus. John Wiley & Sons, Ltd , 2003, Chapter 4, P. 113-151.

2. Green M.A. // Proc. of the IEEE 4th World Conf. on Photovoltaic Energy Conversion (Hawaii, USA, 2006), P. 15-19.

3. Four-junction spectral beam-splitting photovoltaic receiver with high optical efficiency / B.Mitchell, G. Peharz, G. Siefer et al // Progress in Photovoltaics. 2011. Vol. 19, N.l, S.61-72

4. Алферов Ж. И., Андреев В. М., Румянцев В. Д. Тенденции и перспективы развития современной фотоэнергетики // Физика и техника полупроводников. 2004, Т. 38, Вып. 8. С. 937-948.

5. Andreev V.M. GaAs and High-Efficiency Space Cells // Practical Handbook of Photo voltaics: Fundamentals and Applications / Eds. T. Markvart, L. Castafier. New York. Elsevier Science. 2003, P. 417^33

6. Зи С., Физика полупроводниковых приборов - М, «Мир», 1984, т. 2.

7. Anderson R. L. Experiments on Ge-GaAs Heterojunctions // Solid State Electron. 1962. Vol. 5, P. 341.

8. Frensley W.R., Kroemer H. Theory of the Energy-Band Lineup at an Abrupt Semiconductor Heterojunction // Phys. Rev. B. 1977. Vol. 16, P. 2642

9. Fahrenbruch A. L., Aranovich J. Heterojunction phenomena and interfacial defects in photovoltaic converters // Solar Energy Conversion Topics in Appl. Phys. 1979. Vol. 31, P. 257-326.

10. Oldham W.G., Milnes A.G. Interface states in abrupt semiconductor heterojunctions //Solid State Electron. 1964. Vol. 7, P. 153-165

11. Van Ruyven L.J. The Position of the Fermi Level at a Hetero-Junction Interface // Phys. Status Solidi (B). 1984. Vol. 5, P. K109-K111.

12. Van Opdorp C., Vrakking J. Photo-effects in isotype heterojunctions // Solid State Electron. 1967. Vol. 10, P. 955-958.

13. Van Ruyven L. J. Phenomena at Heterojunctions // Annual Review of Materials Science. 1972. Vol. 2, P. 501-528

14. Фаренбрух А., Бьюб P. Солнечные элементы: теория и эксперимент/ Пер. с англ. под ред. М.М. Колтуна - М. Энергоатомиздат, 1987.

15. Forrest S. R. Measurements of energy band offsets using capacitance and current measurement techniques // Heterojunction band discontinuities / Eds. F. Capasso, G. Margaritondo. Amsterdam. Elsevier Science. 1987. P. 311-375.

16. Tansley T.L. Heterojunction properties // Semiconductors and Semimetalls/ Eds. R. K. Willardson A.C. Beer. New York. Academic Press. 1971. Vol. 7A, P. 294.

17. Milnes A.G., Feucht D.L. Heterojunction and Metall-Semiconductor Junctions. New York. Academic Press. 1972.

18. Chang L. L. The Conduction Properties of Ge-GaAsi -дР* n-n Heterojunctions // Solid State Electron. 1965. Vol. 8, P. 721.

19. Родерик Э.Х. Контакты металл-полупроводник: Пер. с англ./ Под ред. Г.В. Степанова. - М.: Радио и связь, 1982.

20. Owen S.J., Tansley T.L. Thermally assisted tunneling in certain GaAs heterostructures // J. Vac. Sci. & Thechnol. 1976, Vol. 13, P. 954.

21.Riben A.R., Feucht D.L. /3Ge-pGaAs Heterojunctions // Solid-State Electronics. 1966. Vol. 9, P. 1055-1065.

22. Rothwarf A. A p-i-n heterojunction model for the thin-film CuInSe2/CdS solar cell // IEEE Trans.Electron. 1982. Vol. 29, P. 1513.

23. Ultralow recombination velocity at Ga0.5In0.5P/GaAs heterointerfaces / J.M. Olson, R.K. Ahrenkiel, D.J. Dunlavy et al // Appl. Phys. Lett. 1989. Vol. 55, P. 1208.

24. Saad M., Kassis A. Effect of interface recombination on solar cell parameters // Solar Energy Materials & Solar Cells. 2003. Vol. 79, P. 507-517.

25. Электронные явления в халькогенидных стеклообразных полупроводниках Цэндин К.Д., Сморгонская Э.А., Серегин Я.П., Лебедев Э.А., Казакова Л.П., Адриан-сенс Г.Д., Куамхих Н., Болле Н., Шпунт В.Х., Колобов А.В., Эллиотт С.Р., Тверьяно-вич Ю.С. - СПб, Наука, 1996.

26. Мотт Н., Дэвис Э. «Электронные процессы в некристаллических веществах»: в 2 т. М. Мир. 1982. 662 с.

27. Adler D. Phys.Rev. lett., 41, (1978) 1755

28. А.А.Шерченков , Б.Г.Будагян, А.В.Мазуров Механизмы токопереноса и свойства гетероструктур a-SiC:H/c-Si // ФТП, 2005, Т. 39, В. 8, С.964-969.

29. Poissant Y., Chatterjee P., Roca i Cabarrocas P. Analysis and optimization of the performance of polymorphous silicon solar cells: Experimental characterization and computer modeling // J. Appl. Phys. 2003. Vol. 94, P. 7305-7316.

30. Optimisation of amorphous and polymorphous thin silicon layers for formation of front-side heterojunction solar cells on p-type crystalline silicon substrates / Y. Veschetti, J.-C.Muller, J. Damon-Lacoste et al // Thin Solid Films. 2006. Vol. 511-512, P. 543-547

31. Korte L., Laades A., Schmidt M. Electronic states in a-Si:H/c-Si heterostruc-tures // J. of Non-Crystalline Solids. 2006. Vol. 352, P. 1217-1220.

32. Stangl R., Kriegel M., Schmidt M. AFORS-HET, Version 2.2, a numerical computer simulation program for simulation of heterojunction solar cells and measurements // Proc. of the IEEE 4th World Conf. on Photovoltaic Energy Conversion. Hawaii, USA, 2006, 2 P. 1350-1353.

33. Development status of high-efficiency HIT solar cells / Mishima Т., Taguchi M., Sakata H., Maruyama E. // Sol Energy Materials & Solar Cells. 2011. Vol. 95, P. 18-21.

34. Fuhs W., Niemann K., Stuke J. Heterojunctions of amorphous silicon and silicon single crystals // Bull. Am. Phys. Soc. 1974. Vol. 19, P. 345.

35. High efficiency a-Si:H/c-Si heterojunction solar cell / T. Sawada, N. Terada, S. Tsuge et al // Proc.of the 1st WPEC, Hawai, USA, 1994, P. 1219-1226.

36. Improvement of the conversion efficiency of polycrystalline silicon thin film solar cell / M. Taguchi, M. Tanaka, T. Matsuyama et al // Technical Digest of the 5th International Photovoltaic Science and Engineering Conf. Kyoto, Japon, 1990, P.

689-692.

37. Development of HIT solar cells with more than 21% conversion efficiency and commercialization of highest performance hit modules / M. Tanaka, S. Okamoto, S. Tsuge, S. Kiyama // Proceddings of the 3rd World Conf. on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC '03). Osaka, Japan, 2003. Vol. 1, P. 955-958.

38. HIT Cells - High Efficiency Crystalline Si Cells with Novel Structure / M. Taguchi, K. Kawamoto, S. Tsuda et al. // Prog. Photovolt: Res. Appl. 2000. Vol .8, P. 503-513.

39. Borchert D., Hussein R., Fahrner W. R. A simple (/?)a-Si/(p)c-Si heterojunction cell process yielding conversion efficiencies up to 15.3 % // 11th Int. Photovolt. Sie. & Eng., Sapporo, Japan, 1999.

40. Efficiency for amorphous/crystalline heterojunction solar cells on flat p-type silicon wafers / M.L. Scherff, A. Froitzheim, A. Ulyashin et al // Proc. of PV in Europe. Rome, Italy, 2002. P. 216.

41. Gudovskikh A. S., Kleider J. P. Capacitance spectroscopy of amorphous/crystalline silicon heterojunction solar cells at forward bias and under illumination // Appl. Phys. Letter. 2007. Vol. 90, P. 034104.

42. Mimura H., Hatanaka Y. Energy band discontinuities in a heterojunction of amorphous hydrogenated Si and crystalline Si measured by internal photoemission // Appl. Phys. Lett. 1987. Vol. 50, P. 326-328.

43. Cuniot M., Marfaing Y. Energy band diagram of the a-Si:H/c-Si interface as determined by internal photoemission // Phil. Mag. B. 1988. Vol. 57, P. 291-300.

44. Sakata I., Yamanaka M., Kawanami H. Characterization of heterojunctions in crystalline-silicon-based solar cells by internal photoemission // Solar Energy Materials & Solar Cells. 2009. Vol. 93, P. 737-741.

45. The dependence of a-Si:H/c-Si solar cell generator and spectral response characteristics on heterojunction band discontinuities / H. Eschrich, J. Bruns, L. Elstner, C. Swiatkowski // J. Non-Cryst. Solids. 1993. Vol. 164-166, P. 717-720.

46. Spectral characteristics of a-Si:Hc-Si heterostructures / S. Gall, R. Hirschauer, M. Kolter, D. Braiinig // Solar Energy Materials & Solar Cells. 1997. Vol. 49, P. 157162.

47. Electrical properties of w-amorphous/p-crystalline silicon heterojunctions / H. Matsuura, T. Okuno, H. Okushi, K. Tanaka // J. Appl.Phys. 1984. Vol. 55, P. 1012-1019.

48. Matsuura H. Hydrogenated amorphous-silicon/crystalline-silicon heterojunctions: properties and applications // IEEE Trans. Electron. Dev. 1989. Vol. 36, P. 2908-2914.

49. Conduction- and valence-band offsets at the hydrogenated amorphous silicon-carbon/crystalline silicon interface via capacitance techniques / J.M. Essick, Z. Nobel, Y.-M. Li, M.S. Bennett // Phys. Rev. B. 1996. Vol. 54, P. 4885^890.

50. Essick J.M., Cohen J.D. Band offsets and deep defect distribution in hydrogenated amorphous silicon-crystalline silicon heterostructures // Appl. Phys. Lett. 1989. Vol. 55, P. 1232-1234.

51. Rosch M., Briiggemann R., Bauer G. H. Influence of interface defects on the current-voltage characteristics of amorphous silicon/cristalline silicon heterojunction solar cells // Proc. of the 2nd World Conf. and Exhibition on Photovoltaic Solar Energy Conversion, edited by J. Schmid, H.A. Ossenbrink, P. Helm, H. Ehmann and E.D. Dunlop. Vienna, Austia, 1998. P. 964-967.

52. Low-Energy Yield Spectroscopy as a Novel Technique for Determining Band Offsets: Application to the c-Si(100)/a-Si:H Heterostructure / M. Sebastiani, L. Di Gaspare, G. Capellini et al // Phys. Rev. Lett. 1995. Vol. 75, P. 3352-3355.

53. Heterojunction Band Discontinuities - Physics and Device Applications / Eds. F. Capasso and G. Margaritondo, Amsterdam Elsevier Science, 1987.

54. Fujiwara H., Kondo M. Real-time monitoring and process control in amorphous/crystalline silicon heterojunction solar cells by spectroscopic ellipsometry and infrared spectroscopy // Appl. Phys. Lett. 2005. Vol. 86, P. 032112.

55. Поляризационная фоточувствительность гетеропереходов a-Si:H/c-Si / Николаев Ю.А., Рудь В.Ю., Рудь Ю.В., Е.И. Теруков // ФТП. 2000. Т. 34, Вып. 7, С. 818-821.

56. Photoluminescence studies of a-Si:H/c-Si-heterojunction solar cells/ S. Tardon, M. Rosch, R. Briiggemann et al // J. Non-Cryst. Solids. 2004. Vol. 338-340, P. 444447.

57. Ley L. Electronic structure of a-Si:H and its interfaces as determined by photoelectron spectroscopy// J. Non-Cryst. Solids. 1989. Vol. 114, P. 238-243.

58. Physical aspects of a-Si:H/c-Si hetero-junction solar cells / M. Schmidt, L. Korte, A. Laades et al // Thin Solid Films. 2007. Vol. 515, P. 7475-7480.

59. Internal photoemission of holes and the mobility gap of hydrogenated amorphous silicon / C.R. Wronski, S. Lee, M. Hicks, S. Kumar // Phys. Rev. Lett. 1989. Vol .63, P. 1420-1423.

60. Determination of the mobility gap in amorphous silicon from a low temperature photoconductivity measurement / M. Vanecek, J. Stuchlik, J. Kocka, A. Triska // J. Non-Cryst. Solids. 1985. Vol. 77-78, P. 299-302.

61. Sinton R., Cuevas A. Contactless determination of current-voltage characteristics and minority-carrier lifetimes in semiconductors from quasi-steady-state photoconductance data // Appl. Phys. Lett. 1996. Vol. 69, P. 2510-2512.

62. Lang D. V. Space-Charge Spectroscopy in Semiconductors // Thermally Stimulated Relaxation in Solids / Eds. P. Braunlich, Topics in Appl. Phys. Vol. 37 (Springer-Verlag, Berlin, 1979), P. 93-134.

63. Lang D. V. Deep-level transient spectroscopy: A new method to characterize traps in semiconductors // J. Appl. Phys. 1974. Vol. 45, P. 3023-3032.

64. Okushi H., Tokumaru Y. Isothermal Capacitance Transient Spectroscopy for Determination of Deep Level Parameters // Jap. J. Appl. Phys. 1980. Vol. 19, P. L335-L338.

65. Lang D. V., Cohen J. D., Harbison J. P. Measurement of the density of gap states in hydrogenated amorphous silicon by space charge spectroscopy // Phys. Rev. B. 1982. Vol. 25, P. 5285-5320.

66. Kleider J. P. Capacitance techniques for the evaluation of electronic properties and defects in disordered thin film semiconductors // Thin Solid Films. 2003. Vol. 427, P. 127-132.

67. Nicollian E. H., Brews J. R. MOS (Metal Oxide Semiconductor) Physics and Technology. New York. Wiley-Interscience, 1982.

68. Measurement of isotype heterojunction barriers by C-V profiling / H. Kroemer, Wu-Yi Chien, J. S. Harris, D. D. Edwall // Appl. Phys. Lett. 1980. Vol. 36, P. 295-297.

69. Cohen J. D., Lang D. V. Calculation of the dynamic response of Schottky barriers with a continuous distribution of gap states // Phys. Rev. B. 1982. Vol. 25. P. 5321-5350.

70. Investigation of a-Si:H/c-Si heterojunction solar cells interface properties / A.S. Gudovskikh, J.P. Kleider, A. Froitzheim et al // Thin Solid Films. 2004. Vol. 451452, P. 345-349.

71. Gudovskikh A.S., Kleider J.-P., Terukov E.I. Characterization of a-Si:H/c-Si interface by admittance spectroscopy// Физика и техника полупроводников. 2005. Т. 39 Вып. 8. С. 940-944.

72. Plasma treatments of the interface in л-type amorphous hydrogenated silicon/p-type crystalline silicon heterojunction solar cells / J. Damon-Lacoste, P. Roca i Cabarrocas, A. S. Gudovskikh et al // Proceedings of the 19th European Photovoltaic Solar Energy Conf. Paris, France, 2004. P. 1453-1456.

73. About the efficiency limits in HIT structures / J. Damon-Lacoste, P. Roca i Cabarrocas, A. S. Gudovskikh et al // J. Non-Cryst. Solids. 2006. Vol. 352, P. 19281932.

74. Polymorphous/crystalline single heterojunction and double heterojonction solar cells optimisation on p type monocrystalline silicon / P.-J. Ribeyron, A. Vandeneynde,

J. Damon-Lacoste et al // Proceedings of the 21th European Photovoltaic Solar Energy Conf. Dresden, Germany, 2006. P. 926.

75. Interface properties of a-Si:H/c-Si heterojunction solar cells from admittance spectroscopy / A. S. Gudovskikh, J. P. Kleider, J. Damon-Lacoste et al // Thin Solid Films. 2006. Vol. 511-512, P. 385-389.

76. Interface properties of a-Si:H/c-Si heterojunctions investigated by admittance spectroscopy / A.S. Gudovskikh, J.-P. Kleider, R. Stangl et al // Proceedings of the 19th European Photovoltaic Solar Energy Conf. Paris, France, 2004. P. 697-700.

77. Gudovskikh A. S., Kleider J. P., Stangl R. New approach to capacitance spectroscopy for interface characterization of a-Si:H/c-Si heterojunctions // J. Non-Cryst. Solids. 2006. Vol. 352, P. 1213-1216.

78. Kleider J. P., Gudovskikh A.S. Characterization of amorphous/crystalline silicon interfaces from electrical measurements // MRS Spring Meeting, San Francisco, USA, 2008. Proc. Vol. 1066, P. 75-86.

79. Comparison of photoluminescence and capacitance spectroscopies as efficient tools for interface characterisation of heterojunction solar cells / R. Chouffot, S. Ibrahim, R. Brüggemann et al // J. Non-Cryst. Solids. 2008. Vol. 354/19-25, P. 24162420.

80. New method for interface characterisation in heterojunction solar cells based on diffusion capacitance measurements / A. S. Gudovskikh, R. Chouffot, J. P. Kleider et al // Thin Solid Films. 2008. Vol. 516, P. 6786-6790.

81. Determination of band offsets in a-S:H/c-Si heterojunctions from capacitance-voltage measurements: capabilities and limits / A. S. Gudovskikh, S. Ibrahim, J.-P. Kleider et al // Thin Solid Films. 2007. Vol. 515, P. 7481-7485.

82. High interfacial conductivity at amorphous silicon/crystalline silicon heterojunctions / J. P. Kleider, M. Soro, R. Chouffot et al // J. Non-Cryst. Solids. 2008. Vol. 354/19-25 P. 2641-2645.

83. Kleider J. P., Gudovskikh A.S., Roca i Cabarrocas P. Determination of the conduction band offset between hydrogenated amorphous silicon and crystalline silicon

from surface inversion layer conductance measurements // Appl. Phys. Lett. 2008. Vol. 92, P. 162101.

84. A review of some charge transport properties of silicon / C. Jacoboni, C. Canali, G. Ottaviani, A. Quaranta// Solid-State Electronics. 1977. Vol. 20, P. 77-89.

85. Fang F. F., Fowler A. B. Transport Properties of Electrons in Inverted Silicon Surfaces // Phys. Rev. 1968. Vol. 169, P. 619-631.

86. FIschetti M. V., Laux S.E. Monte Carlo study of electron transport in silicon inversion layers // Phys. Rev. B. 1993. Vol. 48, P. 2244-2274.

87. Quantum transport calculations for silicon inversion layers in MOS structures / D. Vasileska, P. Bordone, T. Eldridge, D. K. Ferry // Physica B. 1996. Vol. 227, P. 333335.

88. Study of the interfacial properties of amorphous silicon/n-type crystalline silicon heterojunction through static planar conductance measurements / W. Favre, M. Labrune, F. Dadouche et al // Phys. Status Solidi C. 2010. Vol. 7, P. 1037- 1040.

89. Characterization of silicon heterojunctions for solar cells / J.-P. Kleider, J. Alvarez, A.V. Ankudinov et al //Nanoscale Research Letters. 2011. Vol. 6, P. 152.

90. Observation by conductive-probe atomic force microscopy of strongly inverted surface layers at the hydrogenated amorphous silicon/crystalline silicon heterojunctions / O. A. Maslova, J. Alvarez, E. V. Gushina et al // Appl. Phys. Lett. 2010. Vol. 97, P. 252110.

91. Optimization and characterization of amorphous/crystalline silicon heterojunction solar cells / N. Jensen, R.M. Hausner, R.B. Bergmann et al // Prog. Photovolt: Res. Appl. 2002. Vol. 10, P. 1-13.

92. Basic electronic properties of a-Si:H/c-Si heterostructure solar cell / M. Schmidt, L. Korte, K. Kliefoth et al // Proceedings of the 19th European Photovoltaic Solar Energy Conf. Paris, France, 2004. P. 592-595.

93. Obtaining a higher Voc in HIT cells // M. Taguchi, A. Terakawa, E. Maruyama, M. Tanaka // Prog. Photovolt: Res. Appl. 2005. Vol. 13, P. 481^88.

94. Physical Insight Into Interface Passivation Of a-Si:H/c-Si Heterostructures By Analysis Of Injection-Dependent Lifetime And Band Bending / C. Leendertz, N. Mingirulli, T. F. Schulze et al // Procc. 25th European Photovoltaic Solar Energy Conf. and Exhibition /5th World Conf. on Photovoltaic Energy Conversion. Valencia, Spain, 2010. P. 1377-1381.

95. He X.and Razeghi M. Investigation of the heteroepitaxial interfaces in the GalnP/GaAs superlattices by high-resolution x-ray diffractions and dynamical simulations.// J. Appl. Phys. 1993. Vol. 73, P. 3284.

96. Improved amorphous/crystalline silicon interface passivation by hydrogen plasma treatment / A. Descoeudres, L. Barraud, Stefaan De Wolf et al // Appl. Phys. Lett. 2011. Vol. 99, P. 123506.

97. DeLeo G. G. Theory of hydrogen-impurity complexes in semiconductors // Physica B. 1991. Vol. 170, P. 295-304.

98. 40% efficient metamorphic GalnP/GalnAs/Ge multijunction solar cells / R. R. King, D. C. Law, К. M. Edmondson et al // Appl. Phys. Lett. 2007. Vol. 90, P. 183516.

99. Olson J. M., Friedman D. J., Kurtz S. High-Efficiency III-V Multijunction Solar Cells // Handbook of Photovoltaic Science and Engineering / Edited by A. Luque, S. Hegedus. John Wiley & Sons, Ltd. 2003, Chapter 9, P. 359^11.

100. Yamaguchi M., Takamoto M., Araki K. Super high-efficiency multi-junction and concentrator solar cells // Solar Energy Materials & Solar Cells. 2006. Vol. 90, P. 3068-3077.

101. Шарма Б. JI., Пурохит Р.К. Полупроводниковые гетеропереходы: пер. с англ. Б.Л. Шарма, Р.К. Пурохит; Ред. Ю.В. Гуляев. - М. : Советское радио, 1979. -232 с.

102. Андреев В.М., Грилихес В.А., Румянцев В.Д. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. - Л.: Наука, 1989. - 310 с.

103.AdachiS. GaAs, AlAs, and ALjGa^-^AsB: Material parameters for use in research and device applications // J. Appl. Phys. 1985. Vol. 58, P. R1-R29

104. Watanabe M. О., Ohba Y. Interface properties for GaAs/InGaAlP heterojunctions by the capacitance-voltage profiling technique // Appl. Phys. Lett. 1987. Vol. 50, P. 906-908.

105. Passivation of Interfaces in High-Efficiency Photovoltaic Devices / S. R. Kurtz, J. M. Olson, D. J. Friedman et al // Proc. of the Compound Semiconductor Surface Passivation and Novel Device Processing Symposium / Eds. H. Hasegawa, M. Hong, Z.H. Lu, S.J. Pearton, Materials Research Society Symposium Proceedings Vol. 573. Warrendale, USA, 1999. P. 95-106.

106. Evidence for the existence of an ordered state in Gao.5Ino.5P grown by metalorganic vapor phase epitaxy and its relation to band-gap energy / A. Gomyo, T. Suzuki, K. Kobayashi et al // Appl. Phys. Lett. 1987. Vol. 50, P. 673-675.

107. S. J. Wojtczuk, S. M. Vernon, M. M. Sanfacon Comparison of windows for p-on-n InGaP Solar Cells // Proc. of the 23th IEEE Photovoltaic Specialists Conf. (1993), P. 655-658.

108. Numerical modelling of GalnP solar cells with AllnP and AlGaAs windows / A. S. Gudovskikh, N. A. Kaluzhniy, V. M. Lantratov et al // Thin Solid Films 516 (2008) P. 6739-6743.

109. Высокоэффективные двухпереходные GalnP/GaAs солнечные элементы, полученные методом МОС-гидридной эпитаксии / Лантратов В. М., Калюжный Н. А., Минтаиров и др. // ФТП. 2007. Т. 41, Вып. 6. С. 751-755.

110. Photoluminescence analysis of InGaP top cells for high-efficiency multi-junction solar cells / M.-Ju Yang, M. Yamaguchi, T. Takamoto et al // Solar Energy Materials and Solar Cells. 1997. Vol. 45, P. 331-339.

111. Vurgaftman I., Meyer J. R., Ram-Mohan L. R. Band parameters for III-V compound semiconductors and their alloys // J. Appl. Phys. 2001. Vol. 89, P. 58155875.

112. Optical properties of Al^Ini-^P grown by organometallic vapor phase epitaxy D. P. Bour, J. R. Shealy, G. W. Wicks, W. J. Schaff// Appl. Phys. Lett. 1987. Vol. 50, P. 615-617.

113. Profiling the Built-in Electrical Potential in III-V Multijunction Solar Cells / C.-S. Jiang, D. J. Friedman, H. R. Moutinho, M. M. Al-Jassim // Proc. of the 4th World Conf. on Photovoltaic Energy Conversion (WCPEC^). Hawaii, USA, 2006. P. 853856.

114. Shitara Т., Eberl K., Electronic properties of InGaP grown by solid-source molecular-beam epitaxy with a GaP decomposition source // Appl. Phys. Lett. 1994, Vol. 65, P. 356-357.

115.1keda M., Kaneko K. Selenium and zinc doping in Gao.5Ino.5P and (Alo.5Gao.5)o.5lno.5P grown by metalorganic chemical vapor deposition // J. Appl. Phys. 1989. Vol. 66, P. 5285-5289.

116. Alloy scattering in p-type AL^Gai-^As / D. C. Look, D. K. Lorance,

J. R. Sizelove et al // J. Appl. Phys. 1992. Vol. 71, P. 260-266.

117. Свойства границ раздела в солнечных элементах на основе GalnP / А.С. Гудовских, Н.А. Калюжный, В.М. Лантратов и др. // ФТП. 2009. Т. 43, С. 14031408.

118. X-ray photoemission characterization of interface abruptness and band offset of Gao.5Ino.5P grown on GaAs / O. Dehaese, X. Wallart, O. Schuler, F. Mollot // J. Appl. Phys. 1998. Vol. 84, P. 2127-2132.

119. Determination of the GalnP/AlGalnP band offset C.T.H.F.Liedenbaum, A. Valster, A. L. G. J. Severens, G. W. Hooft // Appl. Phys. Lett. 1990. Vol. 57, P. 26982700.

120. Dawson M. D., Duggan G. Exciton localization effects and heterojunction band offset in (Ga,In)P-(Al,Ga,In)P multiple quantum wells // Phys. Rev. B. 1993. Vol. 47, P. 12598-12604.

121. Measurement of the direct energy gap of Alo.5Ino.5P: Implications for the band discontinuity at Gai _^In^/Alylnj / M. D. Dawson, S. P. Najda, A. H. Kean et al // Phys. Rev. B. 1994. Vol. 50, P. 11190-11191.

122. The optical processes in AlInP/GalnP/AlInP quantum wells / Y. Ishitani, S. Minagawa, T. Kita et al // J. Appl. Phys. 1996. Vol. 80, P. 4592^598.

123.Vignaud D., Mollot F. Conduction band offset in the Al^Gaylni - j/P/Grao.52lno.48P system as studied by luminescence spectroscopy // J. Appl. Phys. 2003. Vol. 93, P. 384-389.

124. Direct determination of the band discontinuities in In^Gai _AP/InyAli multiple quantum wells / D. Patel, M. J. Hafich, G. Y. Robinson, C. S. Menoni // Phys. Rev. B. 1993. Vol. 48, P. 18031-18036.

125. Ill-phosphides heterojunction solar cell interface properties from admittance spectroscopy / A. S. Gudovskikh, J. P. Kleider, R. Chouffot et al // J. Phys. D: Appl. Phys. 2009. Vol. 42, P. 165307.

126. Study of GalnP heterojunction solar cell interface properties by admittance spectroscopy / A. S. Gudovskikh, J. P. Kleider, R. Chouffot et al // Proceedings of the 23th European Photovoltaic Solar Energy Conf. Valencia, Spain, 2008. P. 358-363.

127. Zolper J. C., Chui H. C. Si and Si/P implants in Ino.5Gao.5P and Ino.5Alo.5P // Appl. Phys. Lett. 1996. Vol. 68, P. 3473-3475.

128. Determination of the Band Offset of GalnP-GaAs and AllnP-GaAs Quantum Wells by Optical Spectroscopy / H. C. Kuo, J. M. Kuo, Y. C. Wang et al // Journal of Electronic Materials. 1997. Vol. 26, P. 944-948.

129. Admittance Measurements on a-Si/c-Si Heterojunction Solar Cells/ W. R. Fahrner, R. Goesse, M. Scherff et al // Journal of Electrochemical Society. 2005. Vol. 152, P. G819-G823.

130. The doping concentration dependence of the zinc acceptor ionization energy in Ino.49Gao.51P / C. Y. Chang, M. C. Wu, Y. K. Su et al // J. Appl. Phys. 1985. Vol. 58, P. 3907-3908.

131. Band structure at heterojunction interfaces of GalnP solar cells / A. S. Gudovskikh, J. P. Kleider, N.A. Kalyuzhnyy et al // Solar Energy Materials and Solar Cells. 2010. Vol. 94, P. 1953-1958.

132. A.S. Gudovskikh, N.A. Kalyuzhnyy, S.A. Mintairov, V.M. Lantratov. Interfaces in III-V High Efficiency Solar Cells // Wang X., Wang Z. M. (Eds.) High-

Efficiency Solar Cells: Physics, Materials, and Devices, Springer Series in Ma-terials Science Volume 190, 2014, pp 545-570

133. U. Strauss and W. W. Rlihle, Appl. Phys. Lett. 62 (I) (1993) 55

134. Ge concentrator cells for III-V multijunction devices / D. J. Friedman, J. M. Olson, S. Ward et al // Proc. of the 28th ieeE Photovolt. Spec. Conf. Alaska, USA, 2000. P. 965.

135. Claeys C., Simoen E. Germanium-based technology: From Materials to Devices. Amsterdam. Elsevier, 2007.

136. Interface properties of GalnP/Ge heterostructure subcells of multijunction solar cells, A. S. Gudovskikh, K. S. Zelentsov, N. A. Kalyuzhnyy et al // J. Phys. D: Appl. Phys. 2012. Vol. 45 (in press).

137. Германиевые субэлементы для многопереходных фотоэлектрических преобразователей GalnP/GalnAs/Ge / Н. А. Калюжный, А. С. Гудовских, В. В. Евстропов и др. // ФТП. 2010. Т. 44, Вып. 11. С. 1568-1576.

138. Theory and Experiment for a Germanium p-n Junction / F. S.Goucher, G. L. Pearson, M. Sparks et al // Phys. Rev. 1951. Vol. 81, P. 637-638.

139. Hannay N. B. Semiconductors. New York. Reinhold publishing corporation. 1959.

140. Захаров H. Д., Рожанский H. В., Корчажкина P. JI. Дефекты, возникающие при распаде твердого раствора фосфора в германии // ФТТ. 1974. Т. 16. Вып. 5. С. 1444-1450.

141. Растворимость и выделение электроактивного фосфорав Ge / Фистуль В. И., Яковенко А. Г., Гвелесиани А. А., Цыганков В. Н., Корчажкина P. JI. // Изв. АН СССР. Неорганич. мат-лы. 1975. Т. 11. С. 539-542.

142. Зубков В.И., Мельник М.А., Соломонов А.В. О емкостном профилировании вблизи изотипного гетероперехода// ФТП. 1998. Т. 32, Вып. 1, С. 61-62.

2-72 ^^ Автор выражает благодарность

В.П. Афанасьеву, А.П. Сазанову

Санкт Петербургский государственный электротехнический университет (ЛЭТИ) J.-P. Kleider, J. Alvarez, О. Maslova

г ___

Laboratoire de Génie Electrique de Paris CNRS

B.M. Андрееву, A.B. Анкудинову, Н.А.Калюжному, В.M. Лантратову.

C.А. Минтаирову, Е.И. Терукову Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

К.С. Зеленцову, Д.А.Кудряшову, А.О. Монастыренко, И.А. Морозову, Е.В. Никитиной

Санкт Петербургский академический университет - научно-образовательный центр нанотехнологий РАН