Silicijske pločice i silicijske solarne ćelije tipični su predstavnici poluvodičkih materijala, odnosno poluvodičkih elemenata. Karakteristični parametri poluvodiča mjere i karakteriziraju performanse materijala i njihovih uređaja. Budući da su nositelji naboja funkcionalni nositelji poluvodičkih materijala i uređaja, njihovo kretanje stvara struje i električna polja. U isto vrijeme, nositelji naboja imaju karakteristike kao što su luminiscencija i toplinsko zračenje. Stoga su parametri nositelja naboja osnova za karakterizaciju transportnih karakteristika nositelja naboja u poluvodičkim materijalima i uređajima, te su važna komponenta karakterističnih parametara silicijskih pločica i silicijskih solarnih ćelija. Kada se silicijske pločice obrađuju i proizvode za izradu silicijskih solarnih ćelija, razlika u pn spoju i Fermijevoj razini dovodi do odvajanja nositelja i stvaranja napona, što zauzvrat odražava i utječe na karakteristike volt ampera solarnih ćelija kroz parametre električne izvedbe kao što su struja zasićenja, faktor punjenja i učinkovitost fotoelektrične pretvorbe. Na temelju gornje analize, glavni karakteristični parametri silicijskih pločica uključuju parametre nositelja.
Nositelji se dijele na većinske i manjinske nositelje, uključujući elektrone i šupljine. Difuzija i drift nositelja naboja čine osnovu za prijenos struje u poluvodičkim elementima. Parametri prijenosa nositelja su osnovni parametri koji opisuju kretanje i koncentraciju nositelja, uglavnom uključujući životni vijek nositelja, koeficijent difuzije i stope rekombinacije prednje i stražnje površine. Ovi parametri izravno odražavaju fizikalna i električna svojstva poluvodičkih materijala, utječući na koncentraciju i pokretljivost nositelja; Koncentracija dopinga još je jedan važan parametar koji određuje koncentraciju nosača, utječući na parametre kao što su otpornost materijala i vijek trajanja nosača, te određujući performanse uređaja.
Koncentracija nositelja
Većina poluvodičkih uređaja su uređaji manjinskih nositelja, kao što su silicijeve solarne ćelije. Parametri nositelja koji se spominju kasnije u ovom članku su manjinski parametri nositelja. U stanju toplinske ravnoteže, poluvodiči imaju jednake koncentracije šupljina i elektrona, te su u stacionarnom stanju; Kada su podvrgnuti vanjskim podražajima (kao što su svjetlost, elektricitet, toplina itd.), poluvodiči su u ne-ravnotežnom stanju, s povećanjem elektrona i šupljina, tvoreći višak nositelja naboja. Životni vijek nositelja naboja odnosi se na prosječno trajanje postojanja viška nositelja naboja, a koncentracija nositelja naboja slijedi eksponencijalni zakon opadanja.
Životni vijek nosača
Životni vijek nositelja može se podijeliti na životni vijek radijacijske rekombinacije, životni vijek Augerove rekombinacije i životni vijek rekombinacije Shockley Read Halla (SRH) na temelju vrste rekombinacije nositelja. Životni vijek nosača je važan parametar koji odražava koncentraciju grešaka materijala i uređaja, kao i važan pokazatelj za mjerenje brzine sklopke uređaja, strujnog dobitka, napona i drugih karakteristika. Također igra važnu ulogu u elektro-optičkoj i fotokonverzijskoj učinkovitosti optoelektroničkih uređaja kao što su poluvodički laseri, fotodetektori i solarne ćelije.
Brzina površinske rekombinacije
Nosači se rekombiniraju unutar i na površini materijala. Brzina površinske rekombinacije (s) je fizikalna veličina koja opisuje brzinu kojom se rekombiniraju nositelji naboja na površini. Što je dulji životni vijek površinskog kompozita, niža je stopa površinskog kompozita, i obrnuto, veća je stopa površinskog kompozita. Površinska hrapavost, površinske viseće veze i druga površinska fizikalna svojstva i stanja ključni su čimbenici koji utječu na brzinu površinske rekombinacije. Brzina površinske rekombinacije važan je parametar performansi koji karakterizira kvalitetu površine materijala.
Učinkovit životni vijek
Efektivni životni vijek nosača je parametar koji kombinira skupni životni vijek i životni vijek površinske rekombinacije, te je karakterizacija ukupnog životnog vijeka nosača određenog uzorka. Trenutačno većina tehnologija detekcije otkriva životni vijek nosača kao efektivni životni vijek nosača, koji ne može razdvojiti skupni životni vijek i brzinu površinske rekombinacije. Stoga je teško analizirati učinke procesa površinske obrade, bulk defekata i dopinga na performanse silicijskih pločica i solarnih ćelija jednu po jednu.
Koeficijent difuzije
Koeficijent difuzije (D) je fizikalna veličina koja karakterizira brzinu kojom nositelji naboja prolaze kroz sučelje po jedinici vremena i površine. Koeficijent difuzije i vijek trajanja nosača zajedno određuju duljinu difuzije nosača, što je tipičan parametar za procjenu svojstava materijala. Što je duža duljina difuzije nosača, to je bolja kvaliteta materijala; Za solarne ćelije, što je duža duljina difuzije nositelja, to je bolja učinkovitost odvajanja i skupljanja nositelja, te je veća učinkovitost fotoelektrične pretvorbe.
Doping
Doping: ključni korak u proizvodnji poluvodiča
Dopiranje je neophodan korak u formiranju funkcionalnih poluvodiča, a koncentracija dopinga ima značajan utjecaj na otpornost i transportne parametre nositelja. Intrinzični poluvodiči, tj. nedopirani poluvodiči, imaju vrlo visok električni otpor na sobnoj temperaturi. Kako koncentracija dopinga raste, električni otpor se smanjuje, a životni vijek nosača i duljina difuzije postupno se smanjuju.
