2..ҚУЁШ ЭЛЕМЕНТЛАРИНИ ТАШКИЛ ҚИЛУВЧИ
ТУЗИЛМАЛАРНИНГ ХУСУСИЯТЛАРИНИ ЎРГАНИШ.
Юқорида келтирилган қонуниятлар шуни кўрсатадики, ҳар бир
жараённинг самарадорлиги ЯЎ материалнинг
оптик ва электрофизик
хусусиятларига (тузилма сиртидан ёруғликнинг қайтишига, фотоионизация
ҳодисасининг квант чиқишига, асосий бўлмаган заряд ташувчиларнинг
диффузион йўлининг узунлиги L
п
га, асосий ютилиш чегарасининг спектрал
ҳолатига ва ҳоказоларга), р-п ўтишнинг характеристикасига (электр токининг
ўтказиш механизмига, потенциал тўсикнинг катталигига, хажмий заряд
соҳасининг кенглигига), геометрик факторга (база материалининг диффузион
йўли узунлиги ва база қалинлиги
орасидаги муносабатга, яъни L
п
ва ℓ га),
ҳамда р-п ўтишдан иккала п- ва р-соҳалардаги ЯЎ материалнинг легирланиш
даражасига боғликдир. Бундан ташқари кетма-кетлик қаршилиги R
п
нинг
катталигининг ВАХ шаклига ва қувват P га таъсирини аниқлаш зарурдир. Ўз
навбатида кетма-кетлик қаршилиги қиймати уни ташкил қилувчи қисмлар
қаршиликлари ва контакт қатламларининг геометрик жойлашуви билан ҳам
аниқланади. Бир-бирига қарама-қарши бўлган талабларни компромисс техник
ечимларга келтириш натижасида тушаётган ёруғлик нурланишига
перпендикуляр жойлашган р-п ўтишли ҚЭ конструкцияси танлаб олинган.
Ҳозирги замонда айрим қўшимчалар киритилган ҳолда (тортувчи электр
майдони киритилиши, орқа томондаги контактга изотип тўсиқлар олиш, бутун
қопламали контактни тўрсимон контактга алмаштириш, сирт=и юзани
текстуралаш, орқа томонга акслантирувчи қопламалар ясаш) юқоридаги
конструкция сақлаб қолинган.
Қуёш элементининг фронтал ёруғликни қабул қилувчи томонига
радиацион-ҳимоя қопламаси, ҳароратни бошқарувчи ҳамда юзани
тини=лаштирувчи қопламалар олиш, қуёш
элементининг ишлаши
жараёнида материал ичига кирувчи нурланиш миқдорини купайтиради,
ортиқча иссиқликни нурлантириш ҳисобига камайтиради, ва Ерда ноқулай
климатик шароитларда ва коинотда уларни радиациядан ҳимоя қилади.
Қуёш элементи фронтал, оптик нурланишга қаратилган юзасини, одатда
фосфор атомлари киритилган кремнийнинг юпқа қатламидан қилинади ва уни
10²º см
-
³ гача ва ундан ҳам купроқ даражагача легирлашади.
Элементнинг базасига эса бор киришмаси 10
15
- 10
16
смˉ³ даражагача
киритилади. ҚЭ нинг оптик нурланишга қаратилган фронтал сиртини 5-7 %
гача эгаллагн ҳар хил топологияли тўрсимон контакт билан қопланади.
Элементнинг орқа сиртининг юзаси эса бутунлай қоплама ёки тўрсимон
қоплама билан қопланади.
Р-п ўтишдан электр майдони воситасида ажратилаетган асосий бўлмаган
заряд ташувчилар ташқи занжирга ўтиши керак. ЯЎ
материал фронтал
сиртида (п-тип қопламада) зарядлар ҳаракати қоплама бўйлаб бўлса, қуёш
элементи базасида (р-типдаги материалда) уларнинг ҳаракати перпендикуляр
йўналишда бўлади. Ўта легирланган фронтал қатламда асосий бўлмаган заряд
ташувчиларнинг диффузион йўли узунлиги бор йуғи 0,2-0,6 мкм ни ташкил
этади, элемент базасида эса бу катталик 100-250 мкм гача боради ва уларнинг
қийматлари зарядлар концентрацияси ва ҚЭ тайёрлаш жараёнида
бажариладиган технологик операцияларнинг режимига боғлик бўлади.
Айтиш жоизки, қуёш элементлари тайёрлаш жараёнида бажариладиган
технологик операциялар давомида ЯЎ материалга керак бўлмаган, назорат
қилиб бўлмайдиган киришмалар ва рекомбинация марказлари пайдо бўлиши
замирида унинг дастлабки параметрлари ўзгаради. Шунинг учун, ЯЎ материал
параметрларини қуёш элементлари тайёрлаш жараёни
охирида турли хил
воситалар билан қайтадан ўлчаш мақсадга мувофиқдир.
Легирланган фронтал қатламда диффузион узунлик қийматининг нисбатан
кичкиналиги р-п ўтишни саёзроқ қилишни талаб қилади (ҳозирги замон ҚЭ
ларида фронтал қатлам қалинлигини 0,3-0,5 мкм қилиб олинади). Аммо, ҚЭ га
тушаётган қуёш нурланишининг асосий қисмидан фойдаланиш учун, яъни
hν>E
g
бажарилиши учун, қуёш элементи базаси қалинлигининг 200 мкм дан
кам бўлмаслиги талаб қилинади. Бундай қалинликдаги кремний пластиналари
нисбатан механик ишлов беришга яроқли бўлиши билан бирга, уларда
нурланишнинг 93-95 % гача қисми ютилиши мумкин. База соҳасининг
қаршилиги унча катта қийматда бўлмайди, чунки ток қалин базага
перпендикуляр равишда ўтади.
Тайёрланадиган омик контактнинг биринчи қатлами алюминийдан
қилинади. Алюминий р-материалда киришма бўлгани учун, у кремнийга яхши
омик контакт беради ва
кейин унинг устига Ti, Pd, Ag ёки Ni ва керакли
припой қотишмаси қопланади.
қуёш элементининг фронтал п-қатламининг қаршилиги нисбатан катта
бўлиб 50-100 мкм гача бориши мумкин. Бундай қаршиликни енгиш учун
юқорида кўрсатилган материаллардан бирин кетин қатламлар ўтқазилади. Бу
технологик жараёнлар ўтказилишида фронтал юпқа қатламни электрик
тешилишини олдини олиниши талаб қилинади.
Илмий тадқиқотлар шуни кўрсатадики, агар фронтал юпқа қатламга контакт
материали дастлаб бутун сиртга қоплама
сифатида олиниб, кейин маълум
шаклли расмни фотолитографик жараён воситаси билан химик емириш орқали
бажарилса, фронтал юзада кўплаб микро тешилган худудлар пайдо бўлар экан.
Бу эса ўз навбатида, шунт қаршилигини камайтириб тескари тўйиниш токи I
о
ошириб юборар экан. Шунинг учун фронтал контактлар топологиясини ниқоб
орқали ёки фотолитографик жараённи контакт олинишидан олдин ўтказилиши
талаб қилинади.
Юзаси 2 х 2 см‾² бўлган ҚЭ фронтал сиртининг қатлам қаршилиги 50 дан
100 Ом*см гача бўлса, унга бир дона кенглиги 0,5-1 мм ли коллектор (йиғувчи)
йўлкаси ва 6 дан 12 гача ундан чиқувчи кенглиги 0,05-0,1 мм бўлган
йулкачалар ўтқазилади. Натижада кетма-кетлик қаршилиги R
п
ни 0,15-0,2 Ом
гача камайтириш мумкин бўлади. Аммо, саёз р-п ўтишлар тайёрланганда
(мисол, ℓ =0,15-0,4 мкм) фронтал қатлам қаршилиги 500 Ом*см гача ортиши
мумкин, у ҳолда 4 см‾² юзали қуёш элементда йўлкачалар сонини 60 гача
кўпайтирилади.Йўлкачалар кенглигини 15-20 мкм қилиниб, электрохимик
қайта ўстиришлар воситасида контакт қалинлиги 3-5 мкм гача етказилади.
Агар ҳисоб китоб аниқ бўлиб, технологик жараёнлар мукаммал бажарилса,
қуёш элементининг ВАХ си кескин яхшиланади.
