太阳能发电电池工作原理之陷阱效应

本篇我们提一下陷阱效应。各种复合中心都存在一定的陷存非平衡载流子的可能性，被陷载流子并不按间接复合途径完成复合，而是要靠热激活跃迁到导带（电子)或价带(空穴），之后再按可行机制完成复合，一般情况下这种陷存对前述间接复合无关紧要，但如果陷存的非平衡载流子数量很大，达到可以与导带和价带中的非 平衡载流子数目相当的程度，就称为陷阱效应，相应的复合中心（杂质或缺陷）被称 为陷阱中心。陷阱的概念和作用机理十分复杂，一般半导体物理基础中都不涉及， 但太阳能发电科技工作者却很可能会遭遇它，因为在载流子寿命测量中它会造成虚高的载 流子寿命测量结果。 　　

其原因是被陷存的载流子不能及时复合,使复合过程延长，拟合的结果就是载流子寿命提高；但被陷存在陷阱中心的载流子又不能被传输而贡献为 电流，因此至少对太阳能发电应用来说这样得到的少子寿命是虚高的。 　　

陷阱作用下的非平 衡载流子浓度衰减曲线会偏离指数规律，我们在测量时应及时关注该衰减曲线形状，而不是任由仪器去计算拟合，只看最终拟合结果。测量时增加一个背景光照，使陷阱处于饱和状态而不能发挥作用，可以消除陷阱效应干扰；当然如果这些陷阱同时也是有效的复合中心，其复合作用也被抑制，所得载流子寿命仍会偏高。 　　

将P型半导体与n型半导体结合在一起，就形成了一个p-n结。它对太阳能发电技术的重要性可一语道明：太阳能发电电池本身就是一个p-n结。p-n结可以是同质的也可以 是异质的，本节只限于讨论同质p-n结，即p型区和n型区分别基于同种半导体材 料的不同掺杂而得。 　　

P-n结可以通过多种工艺技术制得，以晶体硅为例，在已经做好 一种渗杂的桂晶体衬底上外延生长另一种渗杂的桂晶体、或将此衬底从表面以离子 注人或扩散方式进行另一种掺杂,其浓度超过补偿抵消衬底原有掺杂的水平，都可制成P-n结，其中掺杂元素的分布视制备工艺不同或陡峭突变、或平缓过渡,但都必然存在一个界面，其一侧为p型,另一侧为n型。本节就简化的突变p-n结形成模 型对P-n结形成的内建电场、载流子分布与Z-V特性进行理论分析，以期为读者理 解太阳能发电电池工作原理建立所需要的概念基础。

更新时间：2015-6-4 10:13:24
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