Латеральный транспорт в кремниевых солнечных элементах

Исследован латеральный перенос носителей заряда в солнечных элементах на основе кристаллического кремния. При типичном рабочем освещении высокоэффективных солнечных элементов в кремниевой пластине присутствует значительная концентрация электронов и дырок, что приводит к ненулевой поверхностной проводимости для обоих типов носителей. Для изучения вклада этих поверхностных проводимостей в латеральный перенос в солнечных элементах разработана модель, рассчитывающая эффективное последовательное сопротивление двух слоевых сопротивлений, связанных контактным сопротивлением. В солнечных элементах верхнее слоевое сопротивление характеризует высокопроводящую область, например диффузионный слой или прозрачный проводящий оксид, тогда как нижнее слоевое сопротивление характеризует кремниевый поглотитель. Показано, что контактное сопротивление между связанными слоями должно быть низким, чтобы обеспечить преимущество латерального протекания тока в кремниевом поглотителе. Экспериментально на кремниевых гетеропереходных солнечных элементах продемонстрировано, что кремниевый поглотитель поддерживает латеральный перенос неосновных носителей заряда в хорошо пассивированных структурах. Кроме того, установлено, что принципиального преимущества связывания двух слоевых сопротивлений в солнечных элементах с тыльным или фронтальным переходом нет, поскольку p–n-переход во фронтально-переходных солнечных элементах не препятствует такому связыванию. Предполагается, что для кремниевых гетеропереходных солнечных элементов n-типа наблюдаемое преимущество архитектуры с тыльным переходом по сравнению с архитектурой с фронтальным переходом обусловлено практически меньшим контактным сопротивлением и более высокой подвижностью электронов по сравнению с дырками. Экспериментально также подтверждена важность низкого удельного контактного сопротивления между высокопроводящей областью и кремниевым поглотителем для эффективного связывания; предложена инновационная методика извлечения контактного сопротивления путем сравнения измерений Suns–VOC и вольт-амперных характеристик.