Ибратжон Алиев – Все науки. №12, 2023. Международный научный журнал (страница 2)
Abstract. In this paper, the mechanism of Cu2-xTe-CdTe solar cells properties change under the action of heat treatment is considered.It is found that copper atoms from CuCi solution during the process of heterojunction creation chemically penetrate into the CdTe base layer along the grain boundaries through the Cu2-xTe layer. During the heat treatment process, the p-p junction shunting Cu atoms penetrate deep into the base layer to form compensating accentor levels in CdTe.
Keywords: heat treatment, heterojunction, copper atoms, volume charge, charge carrier tunneling.
Получено термическим испарением и химическим способом гетероструктуры на основы Cu2-xTe-CdTe. Сразу же после получения гетероперехода базовый слой n-CdTe ещё недостаточно конденсирован медью, чем обусловлено узкая область объёмного заряда. Кроме того известно, что атомы меди из раствора CuCi в процессе создания гетероперехода химическим способом проникают в базовой слой CdTe по границам зерен через слой Cu2-xTe. При внезапном прекращена химической реакции некоторая часть атомов меди, не связанных с CdTe, остаётся на границе раздела гетероперехода. Эти атомы меди образуют на границе раздела шунтирующие каналы. Узкая область объёмная заряда и наличия шунтирующих каналов на границе раздела дают возможность туннелирования носителей заряда через эти каналы. Туннельные токи через шунтирующие каналы на границе раздела уменьшают эффективную высоту потенциального барьера и тем самым-значение напряжения холостого хода. Образцы из партии С и К характеризуются меньшими размерами кристаллитов по сравнению с образцами из партии П. поскольку, как уже отмечались выше, атомы меди проникают в базовой слой CdTe по границам кристаллитов, то, очевидно, что плотность свободных (не связанных с CdTe) атомы меди (шунтирующих р-п-переход) в образцах из партии С и К выше, чем в образцах из партии П. В свете вышеизложенного становятся ясными низкие исходные значения параметров элементов партии С и К сразу же после их получения.
Рис. 1 Прямые ветви ВАХ Cu2-xTe-CdTe солнечных элементов до (а) и после (б) ТО
Рис.2 Обратные ветви ВАХ Cu2-xTe-CdTe солнечных элементов до (а) и после (б) ТО
В процессе термообработки шунтирующие р-п-перехода атомы меди проникают в глубь базового слоя, образовав компенсирующие акценторные уровни в CdTe. Образования акцепторные уровней приводит к расширению области объёмного заряда [1—56].
Таким образом, при термообработке происходит, с одной стороны, уменьшение плотности граничных состояний и, с другой стороны, расширение области объёмного заряда. Оба этих взаимосвязанных процесса уменьшают вероятность туннелирования носителей заряда на границе раздела и тем самым увеличивают эффективную высоту потенциального барьера. Следовательно, происходит возрастания напряжения холостого хода. Об уменьшением плотности шунтирующих каналов также свидетельствует уменьшение значения обратного тока насыщение поле ТО. Уменьшение плотности шунтирующих каналов также свидетельствует уменьшении значения обратного тока насыщения поле ТО. Уменьшение плотности граничных состояний увеличивает значение шунтирующего сопротивления р-п-перехода. Известно, что увеличения шунтирующего сопротивлениям способствует росту коэффициента заполнения нагрузочной характеристики. При длительной термообработке параметры образцов уменьшается особенно ярко это выражено в уменьшении. В свете развитых представлений уменьшение при длительной термообработке можно объяснит двумя причинами.
Рис. 3 Нагрузочные характеристики Cu2-xTe-CdTe солнечных элементов до (а) и после (б) ТО
Поскольку термообработки образцов происходит на воздухе, поверхность их не герметизирована, то возможно образования на поверхности теллурида меди окисного слоя, например, аналогично тому, что наблюдается в элементах типа Cu2-S-Cd Se. Так как окись меди – является более широкозонным материалом, то возможно уменьшение поверхностной рекомбинации, которое приводит к росту значения фототока.
Заключения
Во-первых, медь может диффундироваться в слой CdTe как из медных закороток, так и из слоя теллурида меди, изменяя при этом стехиометрии слоя теллурида меди. При изменения состава Cu2-xTe заменяется и параметры решёток. Несоответствии параметров кристаллической решётки Cu2-xTe и CdTe является причиной возникновения механических напряжений на границе раздела р-п-перехода. Под влиянием механических напряжений на границе раздела происходит обрыв связей между Cu2-xTe и CdTe, что приводит к возникновению энергетических уровней в запрошенной зоне. Следовательно, уменьшается выходные параметры фотоэлемента. Во-вторых, при длительной термообработке происходит глубокие проникновение атомов меди в CdTe и, следовательно, чрезмерное расширение области объёмного заряда.
С расширением области объёмного заряда уменьшается напряжённость электрического поля р-п-перехода. В свою очередь уменьшение напряженности электрического поля приводит к уменьшению коэффициента собирания и тока короткого замыкания согласно выражению:
где S – скорость поверхностной рекомбинации на границе раздела, µn – подвижность электронов, Е-напряжённость электрического поля р-п-перехода.
Использованные литературы
1. L. Leontie, V. Nedeff, I. Evtodiev, M Stamate. Photoelectric properties of Bi2O3/GaSe heterojunctions. February 2009Applied Physics Letters 94 (7):071903-071903-3. DOI:10.1063/1.3035854
2. V. N. Katerynchuk, Z. D. Kovalyuk, Z. Kudrynskyi. Photoelectric properties of n-ITO/p-GaTe heterojunctions. May 2015Semiconductors 49 (5):600—603. DOI:10.1134/S1063782615050085
3. SM Otajonov, RN Ergashev, T Axmedov, Ya Usmonov, B Karimov. Photoelectric properties of solar cells based on pCdTe-nCdS and pCdTe-nCdSe heterostructures. Journal of Physics: Conference Series. 2022/12/1. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/2388/1/012062/meta
4. SM Otazhonov, RN Ergashev, KA Botirov, BA Qaxxorova, MA Xudoynazarova, NA Abdukarimova. Influence of thickness and temperature on photoelectric properties of p-CdTe-nCdS and pCdTe-CdSe heterostructures. Journal of Physics: Conference Series. (2022, December). https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/2388/1/012001
5. I. Karimov S.M. Otajonov, R.N. Ergashev. Electrophysical and surface active properties of p-CdTe-nCDS and pCdTe-CdSe heterostructures with deep impurity levels. Modern trends in the development of semiconductor physics: achievements, problems and prospects. © Research Institute of FPM, 2022.
6. R.N. Ergashev, M.M. Bakhramov. Transparent conductive Sn based. Horizon: Journal of Humanity and Artificial Intelligence. 2023/5/31. http://univerpubl.com/index.php/horizon/article/view/1882
7. T Akhmedov, SM Otajonov, Y Usmonov, MM Khalilov, N Yunusov,.Optical properties of polycrystalline films of lead telluride with distributed stichiometry// Journal of Physics: Conference Series 1889 (2), 022052; 50; 2021
8. SM Otazhonov, KA Botirov, MM Khalilov, N Yunusov // IN PHOTOSENSITIVE THIN FILMS CdTe: Ag AND PbTe // Science and World International scientific journal 6 (94), 11—16;
9. СМ Отажонов, МХ Рахмонкулов, ПИ Мовлонов, Н Юнусов // Влияние термообработки на фотоэлектрические свойства гетероструктуры Cu2-xTe-CdTe// Science 89, 19; 23; 2021
10. SM Otazhonov, N Yunusov, B Qakhkhorova // Deformation characteristics of PbTe-Te Polycrystalline films //Science and world 103, 22; 26; 2022
11. А. Абдулхамидов, Н. Э. Алимов Спектральная память низкоразмерных p-CdTe с глубокими примесными уровнями.; Тринадцатая международная конференция «ФИЗИКА ДИЭЛЕКТРИКОВ» (Диэлектрики – 2014)Санкт-Петербург,2—6 июня 2014
12. N.Alimov D. Ismoilova Role of deep impurity levels in film heterostructures p – CdTe—ZnSe.; IUPAC 11th International Conference on Novel Materials and Synthesis (NMS – XI) 24 International Symosium oh Fine Chemistry and Functional Polymers (FCFP – XXIII) 11 – 16 oktober, 2015 Qinhuangdao, China;
13. С. М. Зайнолобиддинова, Н. Э. Алимов, М. М. Халилов, Д. А. Юсупова, Ш. Якубова Изменение потенциальных барьеров низкоразмерных тонких пленок p-CdTe в условиях внешних воздействий; Журнал физики и инженерии поверхности Харьков 2016 том 1, №1, стр. 52—56;;
14. К. Ботиров, П. Мовлонов, Н. Э. Алимов, М. М. Халилов, О. Эргашев, Ш. Якубова Изучение деформационных эффектов в нанокристаллических фоточувствительных активированных тонких пленках p-CdTe; Журнал физики и инженерии поверхности Харьков 2016 том 2, №2, стр. 140 – 144;;
15. Н. Жураев М. Халилов Н. Э. Алимов, Фоточуствительность и механизм протекания тока в гетероструктурах p – CdTe – SiO2 – Si с глубокими примесными уровнями; Журнал физики и инженерии поверхности Харьков 2017 том 2, №1, стр. 26 —29;
16. Aлимов H Жураев Н Мовлонов П Халилов М Элементы памяти с управляемым временем запоминания и спектральной фоточувствительности; Патент№ IAP 20170249 Агенства по интеллектуальной собственности РУз 26 декабря 2017 Расмий Ахборотнома Тошкент-2018, 12 (212);
17. Юлдашалиев Д Каримов Б Ахматжонов Р Малооборотный генаратор тока; Полезный модел № FAP 20170037 АГЕНСТВА ИНТЕЛЛКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ РУЗ 10 АВГУСТА 2017;
18. Aлимов H Fotosensitivity of nanocrystalline cdte and polyrystalline silicon based structures; 81Th International conf Polymers and Organic Materials for Elektronics Praga Chehiua 10—14 September 2017;