РАЗДЕЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ БАЗОВОЙ ОБЛАСТИ КРЕМНИЕВЫХ СТРУКТУР P+—N(P)—N+–ТИПА БЕСКОНТАКТНЫМ МЕТОДОМ ПО ОТНОШЕНИЯМ КОЭФФИЦИЕНТОВ СОБИРАНИЯ ПРИ ДВУХ ДЛИНАХ ВОЛН

Рассмотрен бесконтактный метод определения рекомбинационных параметров локальных участков p(n)−слоя кремниевых структур n+—p(n)—p+−типа. Метод основан на локальном освещении исследуемой структуры двумя различно поглощаемыми лучами света. Оба луча освещают одновременно сначала одну сторону локальной области этой структуры, а затем противоположную. Интенсивности лучей света модулируются так, что суммарная переменная фотоЭДС обращается в 0. В этом случае осуществляется режим тока короткого замыкания для его переменной составляющей. В результате неосвещаемые участки структуры не шунтируют освещаемый участок. При этих условиях измеряют отношения интенсивностей лучей света. Вычислены номограммы для раздельного определения времени жизни неравновесных носителей заряда в освещаемой части p(n)−области и скорости их поверхностной рекомбинации на основании измеряемых отношений интенсивностей. Расчеты проведены для случая низкого уровня инжекции в одномерном приближении Номограммы вычислены для длин волн 1064 и 808 нм при различных толщинах n+—p(n)—p+−структур и частотах модуляции. Было обнаружено, что номограммы практически не зависят от частоты модуляции, еcли время жизни неравновесных носителей заряда меньше периода модуляции. Установлено, что номограммы существенно смещаются и изменяются по форме для тонких структур, если время диффузии неравновесных носителей заряда от тыльной стороны структуры до ее лицевой стороны становится меньше их времени жизни. В этом случае номограммы могут быть использованы лишь для определения скорости поверхностной рекомбинации на тыльной стороне структуры.

кремний, неравновесные носители заряда, время жизни, скорость поверхностной рекомбинации, солнечные элементы

1. 32th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition (EU PVSEC 2016). − Munich, 2016. URL: https://www.eupvsec−proceedings.com/proceedings/dvd.html (accessed 06.04.2017)

2. Takahiro Mishima, Micio Taguchi, Hitoshi Sakata, Eiji Maruyama. Development status of high−efficiency HIT solar cells // Solar Energy Materials and Solar Cells. − 2011. − V. 95, iss. 1. − P. 18—21. DOI: 10.1016/j.solmat.2010.04.030

3. Schmidt J., Aberle A. G. Accurate method for the determination of bulk minority−carrier lifetimes of mono− and multicrystalline silicon wafers // J. Appl. Phys. − 1997. − V. 81, iss. 9. − P. 6186—6199. DOI: 10.1063/1.364403

4. Patent 5438276 A (US). Apparatus for measuring the life time of minority carriers of a semiconductor wafer. Yutaka Kawata, Takuya Kusaka, Hidehisa Hashizume, Futoshi Ojima, 1995.

5. SEMI MF1535−0707. Test method for carrier recombination lifetime in silicon wavers by noncontact measurements of photoconductivity decay by microwave reflectance. URL: http://ams.semi.org/ebusiness/standards/SEMIStandardDetail.aspx?ProductID=211&DownloadID=942 (accessed: 23.03.2017)

6. Gaubas E., Kaniava A. Determination of recombination parameters in silicon wafers by transient microwave absorption // Rev. Scientific Instruments. − 1996. − V. 67, iss. 6. − P. 2339—2345. DOI: 10.1063/1.1146943

7. Wezep D. A., Velden M. H. L., Bosra D. M., Bosh R. C. M. MDP lifetime measurements as a tool to predict solar cell efficiency / 26th Europ. Photovoltaic Solar Energy Conf. and Exhibition. Progress in Photovoltaics: Research and Applications. − Munich, 2016. − P. 1423—1428.

8. Metzger W. K. How lifetime fluctuations, grain−boundary recombination, and junctions affect lifetime measurements and their correlation to silicon solar cell performance // Solar Energy Materials and Solar Cells. − 2008. − V. 92, iss. 9, pp. 1123—1135. DOI: 10.1016/j.solmat.2008.04.001

9. Waldmeyer J. A contactless method for determination of carrier lifetime, surface recombination velocity, and diffusion constant in semiconductors // J. Appl. Phys. − 1988. − V. 63, iss. 6. − P. 1977—1983. DOI: 10.1063/1.341097

10. Buczkowski A., Radzimski Z. J., Rozgonyi G. A., Shimura F. Bulk and surface components of recombination lifetime based on a two−laser microwave reflection technique // J. Appl. Phys. − 1991. − V. 69, iss. 9. − P. 6495—6499. DOI: 10.1063/1.348857

11. Солнечные элементы технологии HIT — наше будущее? URL: http://solar−front.livejournal.com/11644.html (дата обращения 06.04.2017).

12. Концевой Ю. А., Брашеван Ю. В., Завадский Ю. И., Максимов Ю. А., Гладышев Д. А., Чернокожин В. В. Диагностика кремниевых пластин по параметрам и тепловому излучению элементов солнечных батарей // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. − 2000. − Т. 66, № 10. − С. 32—33.

13. Babajanyan A., Sargsyan T., Melikyan H., Kim Seungwan, Kim Jongchel, Lee Kiejin. Investigation of the photovoltaic effect in solar cells by usinga near−field microwave microscope // J. Korean Phys. Soc. − 2009. − V. 55, iss. 1. − P. 154—157. DOI: 10.3938/jkps.55.154

14. Кошелев О. Г., Унтила Г. Г. О времени релаксации СВЧ фотопроводимости в базовой области кремниевых солнечных элементов при локальном освещении // XII Российская конф. по физике полупроводников. Тез. докл. − М. ; Ершово, 2015. − C. 380.

15. Кошелев О. Г. О снижении контраста фотопроводимости по площади неоднородных кремниевых структур p+−n(p)−n+− типа из−за токов по слоям p+−и n+−типа // Изв. РАН. Сер. Физ. − 2017. − Т. 81, № 1. − C. 41—44. DOI: 10.7868/S0367676517010148

16. Koshelev O. G., Morozova V. A. A nondestructive method for measuring the photoelectric parameters of wafers with p−n junctions // Solid−State Electronics. − 1996. − V. 39, iss. 9. − P. 1379—1383. DOI: 10.1016/0038−1101(96)00040−8

17. Васильев А. М., Ландсман А. П. Полупроводниковые фотопреобразователи. − М. : Советское радио, 1971. − 246 с. URL: http://www.toroid.ru/vasilievAM.html

18. Зи С. Физика полупроводниковых приборов. Кн. 2. − М.: Мир, 1984. − 455 с.