Rasm. 2
Kremniy quyosh elementining frontal kontakt ko‘rinishiga oid misol. 1-
yuzadagi to‘rsimon kontakt (ko‘p qatlamli + pripoy), 2 – shaffoflantiruvchi
qatlam,
3 – legirlangan p-tipdagi yupqa qatlam (0,2 mkm), 4 – 0,5 mkm qalinlikdagi
xajmiy zaryad qatlami, 5 – 200 mkm qalinlikdagi baza qatlami, 6 – 0,5 mkm
qalinlikdagi r+ - qatlam, 7 – orqa tomondagi kontakt qatlami, 8 – tok jamlovchi
shina, 9 – to‘rsimon tok jamlovchi shina.
Rasm
3 Tipik kremniy asosidagi quyosh elementiga oid energetik zonali
diagramma; p-qatlam o‘lchami kattalashtirilgan. 1 – orqa tomonga yaqin
qismdagi elektr maydoni.
Izlanishlar natijasi shuni ko‘rsatadiki, odatda yuzada mikroskopik kattalikdagi
teshilgan uchastkalar hosil bo‘lishi mumkin (yupqa diffuzion qatlamlar olinganda)
va bunday hollarda Rsh qarshiligi kamayishi va Io ning qiymati ortishi mumkin.
Buning oldini olish maqsadida kontakt olinadigan yuzaga metall maskalar yoki
polimer materialdan qilingan va kontakt rasmi tushirilgan fotorezist maskalar
yordamida yoki akslanishni kamaytiruvchi qatlamlar ustiga kontakt olinadi.
Kontaktning geometrik shakli (topologiyasi) kontakt olinadigan yuza kattaligiga,
diffuzion qatlamning qalinligiga va QE larining qaysi sharoitda ishlashiga qarab
tanlab olinadi. Odatda yuzaga tushayotgan nurni yo‘lini to‘smaslik uchun yuzani
to‘sish koeffitsientining kattaligi 10 % dan oshirmaslikka harakat qilinishi kerak.
Konsentrlashtirilgan (zichlashtirilgan) quyosh nurlari bilan ishlaydigan QE larda
esa yuzani to‘sish koeffitsienti quyosh nurini zichlashtirish koeffitsientiga bog‘lik
bo‘lib, ayrim hollarda u 50 % oshiqroq bo‘lishi ham mumkin.
Quyosh elementari samaradorligini oshirishning yana bir yo‘li elementning
yuza qismidan bo‘ladigan nur qaytarilish hodisasini kamaytirishdir. Misol uchun
sayqallangan kremniy plastinasi
yuzasidan (0,35-1,1mkm diapazondagi)
tushayotgan nurning akslanish koeffitsienti 0,45 dan oshishi mumkin. Bu hodisa
asosan Si va atmosfera orasida nur sindirish koeffitsientining nomuvofiqligidir,
ya’ni kremniy uchun n = 3,6 bo‘lgani holda, havo uchun bu ko‘rsutkich birga teng.
Bunday sharoitda tushayotgan nurning qaytishini kamaytirish uchun, yarim
o‘tkazgichli material ustini sindirish ko‘rsatkichini muvofiqlashtiruvchi, har xil
oksid materiallar, bilan qoplash kerak bo‘ladi. Bunday materiallardan QE
texnologiyasida ishlatiladiganlari birmuncha bo‘lib, ularga quyidagilar misol bo‘la
oladi, SiO, SiO
2
, SnO
2
, TiO
2
,Ta
2
O
5
, ZnS va hokazolar. Odatda qoplanayotgan
materiallar sindirish ko‘rsatkichi quyidagini tengsizlikni qanoatlantirishi kerak,
ya’ni n
1
2
bo‘lishi kerak. YUzaga olinayotgan akslanishni kamaytiruvchi
qatlam bir yoki ikki qavatli har xil materialdan iborat bo‘lishi mumkin. U holda
n
1
1k
2k
2
bo‘lishi kerak.
Kremniy asosidagi QE larini bir qatlamli effektiv akslanishni kamaytiruvchi
material bo‘lib, Ta
2
O
5
hisoblaniladi va uning yordamida akslanishni 10 % dan
kamroq qilish mumkin, ikki qatlamli qoplamalar bilan esa akslanishni 2 %
kamaytirish hakida ma’lumotlar mavjud
Kremniy asosidagi fotoqabullagichlar sirtiga yupqa akslanishni kamaytiruvchi
qatlamning qalinligi λ/4 ga teng bo‘lishi kerak. So‘nggi vaqtlarda kremniy
tuzilmalarida SiO
2
o‘rniga nitrid kremniyli Si
3
N
4
olinayapti va uning sindirish
ko‘rsatkichi 2 ±0,1 ga teng. Bu qoplama yuzadan akslanishni kamaytiribgina
qolmasdan shu bilan birga yuzani passivatsiya ham qiladi va uning ishonchliligini
oshiradi. Odatda, sirtiga nitrid kremniy o‘tqazilgan fotoqabullagichlarda ularni
korpusga o‘rnatishga hojat qolmaydi. Akslanishni kamaytirish usullaridan yana biri
bu yuza sirtini teksturalashdir. Bu usulning mohiyati shundan iboratki, yuza sirtida
akslanishni kamaytiruvchi relef hosil qilinadi, ya’ni sirt ma’lum kristallografik
yo‘nalishda emirish xususiyati bo‘lgan eritmalar yordamida ishlov beriladi.
Bunday qatlamlar olish usullari xilma-xil bo‘lishiga qaramasdan asosan
quyida keltirilgan uch xil usul asosiy bo‘lib hisoblanadi. Bunga sabab ularning
imkonliligi va nisbatan qoniqarligidadir.
Vakuumda uchirish usuli bilan akslanishni kamaytiradigan qatlamlar olish.
Bu usul bilan deyarli turli xil qatlamlar olish mumkin. Buni biz kremniy
monooksidi olish misolida ko‘rib o‘tamiz. Umuman kremniy oksidlari (SiO va
SiO
2
lar) mikroelektronikada qo‘llaniladigan asosiy materiallardan hisoblanadi va
ularni olish Rasm texnologiyasi ko‘pchilikka ma’lum. Fotoelektrik tizimlarda ular
optik parametrlarining to‘g‘ri kelishi nuqtai nazaridan ishlatiladi. Kremniyli QE
lari ishlaydigan optik diapazon Er sharoiti uchun bu 0,4-1,1 mkm dir. SHuning
uchun antirefleksion qatlam shu diapazonda tushayotgan nurni maksimal o‘tkazish
xususiyatiga ega bo‘lishi kerak. Kremniy oksidi aralashmasi SiO
x
ning sindirish
ko‘rsatkichi 1,6-1,8 ga tengdir. Optika qonunlariga asosan uning qoplamadagi
qalinligi 950-1100
o
A bo‘lishi kerak. Bu monooksidni vakuumda uchirish usuli
bilan olish uchun uning maydalangan (0,5-1mm) fraksiyasi olinadi. Akslantirishni
kamaytiruvchi qatlam qalinligini nazorat qilish uchun asosiy namunalar bilan birga
«yo‘ldosh» namuna ham olinadi va nazorat ishlari «yo‘ldosh» namunada olib
boriladi. «Yo‘ldosh» namuna sifatida shaffof materiallar, masalan shisha olinadi.
Akslanishni kamaytiruvchi qatlam qalinligi interferensiya hodisasiga asoslanib,
interferometri bor bo‘lgan mikroskoplar yordamida aniqlanadi. Bundan tashqari
ma’lumotnomalardan olingan jadvallar yordamida olingan oksidning rangiga qarab
qalinlikni ma’lum aniqlikda topish mumkin. 4-Rasmda har xil materialdan
tayyorlangan
akslanishni
kamaytiruvchi
optik
qoplamalarning
akslanish
koeffitsientining tushayotgan yorug‘lik to‘lqin uzunligiga qarab o‘zgarishi
keltirilgan.
|
