Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Многопереходные солнечные элементы, содержащие субэлемент на основе германия

Диссертация: Многопереходные солнечные элементы, содержащие субэлемент на основе германия
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Актуальна также тема концентраторной фотовольтаики, поскольку кпд фотопреобразователей (однои много-переходных) в отсутствие резистивных потерь возрастает как логарифм фотогенерированного тока (и, соответственно, логарифм кратности концентрирования солнечного излучения). С другой стороны в этом режиме наиболее существенными являются резистивные потери, определяющиеся в основном нелинейным… Читать ещё >

Многопереходные солнечные элементы, содержащие субэлемент на основе германия (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ СОЗДАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ МНОГОПЕРЕХОДНЫХ ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ, СОДЕРЖАЩИХ GE СУБЭЛЕМЕНТ
    • 1. 1. Методы исследования фотоэлектрических преобразователей
    • 1. 2. МОС-гидридный метод выращивания гетероструктур многопереходных фотопреобразователей на основе А3В5 и in-situ методы исследования эпитаксиальных материалов
    • 1. 3. Постановка задач исследования
  • ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА НАУЧНЫХ ОСНОВ ТЕХНОЛОГИИ МОС-ГИДРИДНОГО ЭПИТАКСИАЛЬНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ A3BS МАТЕРИАЛОВ И ФОТО АКТИВНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР НА GE ПОДЛОЖКАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ IN-SITU МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 2. 1. Аппаратная реализация и детали экспериментальных исследований
    • 2. 2. Использование оптических in-situ методов исследования при разработке технологии А3 В материалов для фотоэлектрических преобразователей

    2.3 итоги исследования по разработке научных основ технологии МОС-гидридного эпитаксиального выращивания А3В5 материалов на ge: соотношение in-situ и ex-situ измерений при характеризации параметров эпитаксиальных слоев.

    ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ И ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ GE СУБЭЛЕМЕНТОВ (ДЛЯ МП СЭ).

    3.1 Анализ спектральных характеристик Ge субэлементов.

    3.2 Исследование механизмов токопрохождения в Ge p-n переходах.

    ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЯ GE ФЭП ПРИ ВЫСОКИХ УРОВНЯХ ОСВЕЩЕНИЯ.

    4.1 Модель нелинейного сопротивления ФЭП, основанная на эквивалентной схеме параллельных ветвей.

    4.2 Линеаризация и свойства линеаризованного сопротивления растекания Ge ФЭП.

    4.3 Возможность использования Ge ФЭП в качестве преобразователей теплового промышленного излучения.

    4.4 Итоги исследования Ge ФЭП: практические эквивалентные схемы для различных режимов их эксплуатации.

    ГЛАВА 5. МНОГОПЕРЕХОДНЫЕ ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С GE СУБЭЛЕМЕНТОМ.

    5.1 Выращивание МП СЭ с использованием in-situ методов исследования.

    5.2 Исследование многопереходных солнечных элементов, содержащих Ge субэлемент.

    5.3 Итоги: о выборе практических эквивалентных схем МП СЭ для различных режимов токопрохождения.

Настоящая работа посвящена разработке научных основ МОС-гидридной эпитаксиальной технологии создания многопереходных (МП) структур, содержащих субэлемент на основе германия, и исследованию физических процессов в созданных на их основе фотоэлектрических преобразователях (ФЭП) различного назначения (космического и наземного). В работе детально рассмотрены фотовольтаические и электрические процессы в Ое фотопреобразователях, выступающих в качестве узкозонного субэлемента многопереходной структуры. Установлено влияние исследованных процессов на характеристики МП солнечных элементов (СЭ). Разработаны модели и эквивалентные схемы для описания работы ве ФЭП, которые обобщены и применены к МП СЭ.

Актуальность темы

Как известно, Солнце является источником или причиной возникновения большинства существующих на данный момент энергетических ресурсов — как возобновляемых так и не возобновляемых. Использование его энергии непосредственно, а не через трату энергии, запасенной в сформированных за тысячелетия полезных ископаемых, представляется наиболее целесообразным подходом.

Актуальность исследований и разработок в области альтернативной (не топливной) энергетики не вызывает в настоящее время сомнений — как по экономическим, так по общефилософским (экологическим, прогностическим, гуманистическим и.т.д.) соображениям. Одним из альтернативных способов получение электрической энергии — является использование прямого или концентрированного с помощью модулей с линзовыми системами солнечного излучения, посредством материалов, обладающих свойством фотопроводимости, таких как полупроводниковые кристаллы.

Среди фотопреобразователей выделяются многопереходные (МП) солнечные элементы (СЭ), в первую очередь благодаря максимальному теоретическому значению кпд. Это говорит об общей перспективе их использования для энергоснабжения на земле и в космосе. Хотя концентраторные установки наземного применения на данный момент уступают конкурирующим технологиям по экономическим показателям, тем не менее, в космосе — где определяющую роль играет не стоимость энергетического модуля (незначительная в сравнении со стоимости всего летательного аппарата), а удельная (снимаемая с единицы площади) мощность — альтернативы многопереходным преобразователям практически не существует. Таким образом, исследования и, главное разработка эффективных структур, является актуальной научной и практической задачей, особенно для России, где мощный космический комплекс требует перехода на современные (конкурентоспособные) источники питания, отечественной разработки.

В ряде научных лабораторий (и предприятий) в различных странах (где актуальна космическая тематика, а, следовательно, развивается и наземная) ведутся исследования и разработки МП СЭ. Но ввиду острой практической значимости данной тематики многие исследования представляются в публикациях в сжатом виде или вообще остаются за кадром (что связано либо с отсутствием сиюминутной практической значимости исследования или, наоборот, с «ноу-хау», присутствующих в данных разработках). Соответственно, представляется актуальным как фундаментальные исследования в данной области, так и рассмотрение прикладных аспектов, которые, возможно, позволят приблизиться к конечному практическому результату — повышению кпд приборов.

На сегодняшний день основные многопереходные фотопреобразователи (демонстрирующие как высокие эффективности в лабораториях, так и обладающие рекордным промышленным значением кпд (до 40%)) содержат ве субэлемент, а именно подложку ве с формированным в ней р-п переходом и.

3 5 функциональным (широкозонное окно) эпитаксиальным слоем, А В материала. Данная работа сконцентрирована на детальном рассмотрении вопросов, связанных с Ое фотопреобразователем как узкозонным элементом многопереходной структуры.

На первый взгляд кажется, что Ое, как традиционный материал полупроводниковой транзисторной электроники всесторонне изучен. На основании этого мнения иногда считается, что исследования ве фотопреобразователей не актуальны и опираются на модели и сведения, полученные до 60-х годов, когда исследования Ое практически прекратились, в связи с развитием кремниевой электроники.

Однако нельзя забывать о том, что исследования того времени были справедливы для описания работы приборов, созданных и эксплуатируемых в современных для того времени технологических условиях. В настоящее время фотовольтаические приборы на основе Ое могут создаваться другими технологиями (в основном в процессе МОС-гидридной эпитаксии — МОСТ)), обладающими важной спецификой. А, кроме того, при исследовании предельных достижимых эффективностей фотопреобразователя необходимо учитывать даже незначительные нюансы, которыми ранее на практике пренебрегали. Например, традиционно принято описывать Ое р-п переход моделью идеального диода (учитывается только диффузионный механизм протекания тока), в то время как приведенные в рамках данной работы исследования (а также детальное рассмотрение литературных данных) показывают, что в фотовольтаических Ое р-п переходах существует также избыточная компонента, которую необходимо учитывать (или устранять) при работе Ое ФЭП, а также МП СЭ (содержащего Ое субэлемента) в режиме преобразования неконцентрированного (а также слабо концентрированного или ослабленного) солнечного излучения.

3 5.

Что касается эпитаксиального выращивания, А В материалов (требующихся для создания МП СЭ) на Ое подложках, то хотя многие вопросы рассмотрены в литературе (в основном периода начала разработки МП СЭ), однако в основном представляются отдельными «рецептами» для практических целей, и только немногие работы дают научное обоснование этим вопросам.

3 5.

Поэтому разработка комплекса исследований процессов роста, А В на Ое, опирающаяся на научное обоснование, — например, с помощью оптических т-эйи методов, как предложено в данной работе — также представляется актуальной темой.

Актуальна также тема концентраторной фотовольтаики, поскольку кпд фотопреобразователей (однои много-переходных) в отсутствие резистивных потерь возрастает как логарифм фотогенерированного тока (и, соответственно, логарифм кратности концентрирования солнечного излучения). С другой стороны в этом режиме наиболее существенными являются резистивные потери, определяющиеся в основном нелинейным и зависящим от фотогенерированного тока сопротивлением растекания носителей между металлическими полосками лицевого контакта. Точное описание таких резистивных потерь требует привлечение ЗБ-моделирования и компьютерных расчетов. С практической же точки зрения актуальной представляется задача создания упрощенной моделей нелинейного сопротивления растекания, при этом имеющей ясное физическое обоснование и дающей точное описание характеристик прибора. Особенно интересен практический диапазон кратностей концентрирования солнечного излучения (или рабочих фотогенерированных токов), вплоть до значений, при которых достигается максимум кпд фотопреобразователя.

Таким образом, целью работы являлась разработка научных основ МОС-гидридной технологии создания Оа1пР/ваГпАб/ве структур многопереходных солнечных элементов для космического и наземного назначения, содержащих германиевый субэлемент, и исследование свойств и характеристик ве субэлемента для определения их влияния на свойства и характеристики многопереходного фотопреобразователя.

В работе содержатся как практически значимые результаты, так и новые (ранее не обсуждавшиеся) данные, полученные экспериментально, аналитически и численно.

Научная новизна заключается в следующем.

Впервые in-situ метод рефлектометрии анизотропного отражения использован для анализа GalnP эпитаксиальных слоев, выращиваемых на Ge подложках, непосредственно при высоких (характерных для MOCVD) температурах роста.

Впервые показано, что эффект объемного упорядочения в слоях GalnP может изучаться при данных температурах методом рефлектометрии анизотропного отражения при росте слоев на Ge подложках. При этом установлено, что изменение реконструкции поверхности (связанной с объемным упорядочением) зависит от температуры роста и соотношения атомов пятой и третьей группы элементов в газовой фазе аналогично исследованным ранее слоям GalnP, выращенным на GaAs.

Также впервые показано, что электрооптический эффект для легированных (как донорной, так и акцепторной примесью) GalnP эпитаксиальных слоев, выращенных на Ge подложках, имеет сходную с выращенными на GaAs подложках логарифмическую зависимость от концентрации активной примеси.

Показано, путем исследования спектральных зависимостей анизотропного отражения, что отжиг подложек Ge в фосфине приводит к травлению поверхности германия (аналогично травлению в арсине, исследованному ранее).

Впервые показано, что наряду с диффузионными (классическими) токами в фотовольтаических (не туннельных) Ge р-п переходах существует избыточный механизм протекания тока, природа которого может быть туннельной и термотуннельной. Также показано, что туннельный ток может иметь как экспоненциальную зависимость ток-напряжение, так и отклоняющуюся от экспоненты характеристику.

Проведено исследование малоизученного типа гетероинтерфейсов А3В5/А4 на примере гетероструктуры Ое субэлемента и-Оа1пР/и-р-Ое. Получены экспериментальные результаты (при исследовании низкотемпературных (-100 К) темновых и световых вольт-амперных характеристик (ВАХ) и с помощью метода спектроскопии полной проводимости) показавшие, что при.

3 5 выращивании на Ое в нем не только формируется р-п переход за счет диффузии в А4 (Ое) атомов В5 (фосфора) из нуклеационного слоя (Оа1пР), но и возникает область инверсной проводимости вблизи изотипной гетерограницы за счет диффузии А3 (Оа).

Для описания резистивных потерь фотопреобразователя, работающего в высокоточном режиме, предложена новая, по сравнению с многозвенной, («трубковая») модель, основанная на физичном представлении о линиях (трубках) тока, которая позволяет проводить качественную интерпретацию ряда свойств сопротивления и создать простую количественную (параллельную) модель как однопереходного, так и многопереходного фотопреобразователя и, в частности, получить набор сублинейных ВАХ сосредоточенного эквивалента сопротивления ФЭП при различных фотогенерированных токах.

Практическая значимость работы заключается в следующем.

Разработаны научные основы МОС-гидридного эпитаксиального.

3 5 выращивания: а) А В материалов (в системах А1-Оа-1п-Аз и А1-Оа-1п-Р) на ве подложкахб) многослойных гетероструктур многопереходных солнечных элементов Оа! пР/Оа1пАэ/ве (включающих субэлементы на основе указанных материалов), являющихся наиболее перспективными среди высокоэффективных структур для масштабного производства. Технология выращивания разработана на эпитаксиальной установке лабораторного типа и может быть перенесена (масштабирована) на любую промышленную установку, в которой реализуется газодинамика ламинарных потоков. При этом разработанные для различных применений (космических и наземных) структуры МП СЭ могут быть реализованы на любом эпитаксиальном оборудовании.

Показано, что ряд основных эпитаксиальных зависимостей (в частности, скоростей роста и составов твердых растворов в системе АЮа-Ав) может быть получен с использованием одних только оптических т-эки методов. Полученные при разработке технологии калибровочные зависимости (связывающие параметры выращиваемого полупроводникового кристалла и параметры газовой фазы) могут быть также использованы в технологии создания любых приборов на основе указанных систем материалов.

Разработан комплексный метод т-Б^и анализа и контроля роста (а также нуклеации) многослойных (включающих исследованные материалы) структур многопереходных солнечных элементов с помощью одновременного измерения двух одно-волновых (при энергии фотонов -2.1 и 3,8 эВ) временных зависимостей сигналов отражения и анизотропного отражения.

Показано, что обнаруженный избыточный (туннельный) ток может оказывать существенное влияние на характеристики (в том числе кпд) Ое фотопреобразователя (особенно при эксплуатации в режиме неконцентрированного и ослабленного солнечного излучения), поэтому для практических целей он должен учитываться с помощью двухкомпонентной модели (двух-диод ной на языке эквивалентных схем).

Показано, что Ое фотопреобразователь соответствуют требованиям, предъявляемым к системам с источниками теплового излучения: положение максимума кпд Ое термофотопреобразователя на зависимости кпд-температура находится в диапазоне температур излучения промышленных источников (от 1620 до 1920 К — для абсолютно черного тела — и от 1710 до 1980 К — для вольфрамового эмиттера).

Предложена простая эквивалентная схема, состоящая из параллельных ветвей, для расчета (аппроксимации) характеристик фотопреобразователя, работающего в высокоточном режиме, когда существенными являются резистивные потери, представленные нелинейным, зависимым от фотогенерированного тока сопротивлением растекания. При этом показано, что точность аппроксимации с помощью данной эквивалентной схемы сопоставима со сложными трехмерными моделями. Кроме того, модель приспособлена для решения частных практических задач, например, для исследования роли широкозонного окна фотовольтаической структуры в формировании резистивных потерь, а также для исследования распределения плотности тока по площади структуры.

Найдены и обоснованы границы применимости модели фотопреобразователя с линеаризованным эквивалентом сопротивления и с сопротивлением фиксированного значения, а также предложены способы расчета этих сопротивлений (близких по величине).

На основании анализа различных токовых режимов эксплуатации фотопреобразователей выработаны практические эквивалентные схемы (и определены критерии их применения), учитывающие существенные для каждого режима процессы транспорта носителей.

Разработаны программы на языке Octave, которые могут быть применены для численных расчетов и аппроксимации ряда параметров и зависимостей ток-напряжение однопереходных и многопереходных солнечных элементов.

На защиту выносятся следующие основные научные положения: 1. (об электрооптическом эффекте в твердых растворах пи рGalnP, выращиваемых на Ge подложках).

В твердых растворах пи рGalnP, выращиваемых согласовано по параметру решетки на подложках Ge, величина разности сигналов анизотропного отражения от легированного и нелегированного слоев.

А ЛАБ = Д11/К<1оре<1 — ЛК/К-шккфесО в ультрафиолетовом диапазоне (3.5-К3.8 эВ), характеризующая созданный атомами примеси (как донорной, так и акцепторной) электрооптический эффект, имеет логарифмическую зависимость от концентрации электрически активной примеси (аналогично Оа1пР, выращиваемым на подложках ОаАэ);

2. (о возможности обнаружения объемного упорядочения в твердых растворах Оа1пР, выращиваемых на ве подложках, с помощью т-эки спектроскопии анизотропного отражения).

Эффект объемного упорядочения атомов в подрешетке элементов III группы в твердых растворах Оа1пР, выращиваемых согласовано по параметру решетки на подложках Ое, может быть обнаружен с помощью т-вЬи спектров анизотропного отражения (при температурах роста), показывающих изменение реконструкции Оа1пР поверхности с (2×1) на (2×4) при уменьшении объемного упорядочения в эпитаксиальных слоях Оа1пР (аналогично выращенным на подложках ОаАБ).

3. (о наличии и параметрах избыточных механизмов протекания тока в Ое фотовольтаических р-п переходах).

Выявлены избыточные механизмы протекания тока в Ое фотовольтаических р-п переходах, которые имеют туннельную (с экспоненциальной или неэкспоненциальной зависимостью ток-напряжение) или термотуннельную природу.

4. (о характере экспоненциальных зависимостей ток-напряжение туннельных и термотуннельных токов в Ое фотовольтаических р-п переходах).

Экспоненциальные зависимости ток-напряжение J = J.

У^ ехр избыточных токов в Ое фотовольтаических р-п переходах характеризуются:

— в случае туннельного тока, термически независимым характеристическим потенциалом Е (0,17 В) и слабой (по сравнению с термоактивационной) экспоненциальной температурной зависимостью предэкспоненты J0 (температурный коэффициент b = — ^"3−9хЮ3 К" 1);

— в случае термотуннельного тока, при высокой температуре Г>" 200 К термоактивационной зависимостью J0 с активационной энергией Еа=Е/Ар и коэффициентом идеальности Ар =E/(kT/q)& 1.5, а при понижении температуре приобретает туннельный характер (Е =0,0160, 019 В).

5. (о влиянии свойств GalnP/Ge гетерограницы в Ge субэлементе на характеристики МП СЭ на основе п-р GalnP/GalnAs/Ge структур).

Низкотемпературные (<~100 К) темновые вольт-амперные характеристики многопереходных фотопреобразователей на основе GalnP/GalnAs/Ge п-р структуры, характеризуются наличием «8"-образных участков (разрывов), проявляющихся из-за наличия вблизи изотипной гетерограницы «-GalnP/Vz-Ge потенциального барьера для электронов.

6. (об описании резистивных потерь однои много-переходных фотопреобразователей в практическом (вплоть до максимума кпд) диапазоне интенсивностей излучения (кратностей концентрирования солнечного излучения — X, фотогенерированных токов — Jg)).

Резистивные потери, представленные в эквивалентной схеме фотопреобразователя сосредоточенным нелинейным сопротивлением растекания, аппроксимируются в практическом диапазоне интенсивностей излучения линейным, не зависимым от фотогенерированного тока сопротивлением, с помощью которого аппроксимируются характеристики rj-Jg (ccX) (или Vm-Jg (.

Е/ J" где Е = А-кТ/д, А, Jg — локальные значения.

1та хКт/ коэффициента идеальности и фотогенерированного тока при максимальном кпд (тах т]) или Ут (тах Ут).

Диссертация состоит, пяти глав, введения, заключения и списка цитированной литературы.

Первая глава посвящена состоянию и обоснованию методов создания и исследования многопереходных фотопреобразователей, содержащих Ое субэлемент и составлена на основании литературного обзора, дополненного результатами, полученными в группе МОС-гидридной эпитаксии лаборатории фотоэлектрических преобразователей ФТИ им. А. Ф. Иоффе. Глава состоит из двух разделов следующего содержания. Раздел 1.1 представляет собой развернутое обоснование выбора методов исследования фотоэлектрических преобразователей (в том числе и многопереходных), комплекс которых позволяет дать описание их характеристик и свойств, а также построить модели описывающие ряд обнаруженных в ходе исследований электрооптических эффектов. В разделе 2.2. дано обоснование выбора (в сравнении с другими методами и в исторической перспективе) и описание особенностей МОС-гидридого метода выращивания многопереходных структур солнечных элементов, содержащих ве субэлемент. В том числе приведено обоснование перспективности исследования (в первую очередь с целью масштабного производства) фотопреобразователей на основе решеточно-согласованной монолитной трехпереходной структуры ваТпР/Оа1пАз/ве как для наземных концентраторных применений, так и для энергоснабжения космических о с летательных аппаратов. Также рассмотрены особенности выращивания, А В материалов, использующихся в широкозонных субэлементах структуры, на ве подложках и описан ряд связанных с эпитаксиальным ростом проблем, которые могут быть исследованы с привлечением оптических т-БЙи методов непосредственно во время кристаллизации эпитаксиальных слоев и структур в МОС-гидридном процессе. В качестве итогов первой главы в разделе 1.3 сформулированы задачи по выращиванию и исследованию структур ве фотопреобразователей и многопереходных солнечных элементов, содержащих ве субэлемент.

Во второй главе представлены результаты разработки научных основ.

— з с технологии МОС-гидридного эпитаксиального выращивания, А В материалов и фотоактивных гетероструктур на ве подложках с использованием т-БЙи методов исследования (рефлектометрии и спектроскопии анизотропного отражения). Раздел 2.1 представляет методологическую часть, где дано описание ростового эпитаксиального оборудования (включая оптическую измерительную т-вЬи систему) и измерительного комплекса, применявшегося для исследования световых характеристик фотопреобразователей. В разделе 2.2 представлены основные закономерности роста (и свойства эпитаксиальных слоев выращенных на ОаАБ и ве подложках), установленные в ходе разработки основ технологии МОС-гидридного роста материалов на основе твердых растворов в системах А1-Оа-1п-Аз и А1-Оа-1п-Р. Рассмотрены возможности т-методов в отношении исследования процессов эпитаксиального выращивания. В последнем 2.3 разделе сделано заключение о соотношении т-Бки и ех-эки методов характеризации параметров эпитаксиальных слоев, применяемых при разработке технологии выращивания материалов.

Третья глава посвящена созданию и исследованию Ое фотопреобразователей, аналогичных нижнему (узкозонный) субэлементу в многопереходной Оа1пР/Оа1п Аб/ве структуре солнечного элемента. В разделе 3.1 представлено исследование влияния технологических режимов на формирование фотоактивного р-п перехода в Ое подложке. В разделе 3.2 представлены исследования транспорта носителей (механизмов токопрохождения) в сформированных Ое р-п переходах. В том числе показано, что кроме «классической» диффузионной компоненты в Ое р-п переходе (модель идеального диода) необходим учет избыточного тока (например, с помощью двух-диодной модели), влияние которого на основные характеристики Ое фотопреобразователя (в том числе его кпд) может быть существенным в режиме преобразования прямого, ослабленного и слабоконцентрированного солнечного излучения. Посредством анализа температурных зависимостей ток-напряжение изучена природа избыточного тока в ве р-п переходах. Показано, что избыточный ток может иметь туннельную или термотуннельную природу. Рассчитаны диодные параметры диффузионного и избыточных механизмов протекания тока. Установлено, что низкотемпературные (-100 К) темновые и световые В АХ ве ФЭП хактеризуются наличием «8"-образного участка и разрывов (скачков). Для объяснения данного эффекта предложена модель потенциального барьера для основных носителей на изотипной гетерогранице и-Оа1пР/т?-Ое, который в фотовольтаическом режиме препятствует транспорту электронов. При повышении рабочей температуры (в том числе до комнатной) и увеличении интенсивности засветки влияние эффекта практически нивелируется.

В четвертой главе проведен анализ ве фотопреобразователей в режиме повышенных фотогенерированных токов (повышенных кратностей солнечного излучения), в котором решающую роль в формировании характеристик прибора играют внутренние резистивные потери, определяющиеся в первую очередь латеральным прохождением носителей заряда к токопроводящим шинам несплошного лицевого контакта (сопротивлением растекания). В разделе 4.1 для описания этих потерь в однопереходных фотопреобразователях предложены: двумерная «трубковая» модель протекания тока, основанная на представлении о линиях (и трубках) тока, и соответствующая ей эквивалентная схема параллельных ветвей. С помощью модели проведены расчеты вольт-амперных характеристик и фотовольтаических зависимостей фотопреобразователей с различной конструкцией лицевого контакта (различным сопротивлением растекания) и получена хорошая аппроксимация экспериментальных данных. Предложен переход от распределенной эквивалентной схемы к схеме с сосредоточенным эквивалентом сопротивления, отражающим основные свойства растекания: зависимость от фотогенерированного тока (кратности концентрирования солнечного излучения) и сублинейность. При этом экспериментально установлены критерии, при которых вольт-амперные характеристики и фотовольтаические зависимости однопереходного фотопреобразователя могут быть аппроксимированы фиксированным значением последовательного сопротивления. В разделе 4.2 предложено несколько подходов к обоснованию линеаризации сосредоточенного эквивалента сопротивления и изучены свойства линеаризованного сопротивления. В разделе 4.3 обоснована возможность использования однопереходных Ое элементов в качестве термофотовольтаических преобразователей. Показано, что положение максимума их кпд определяется их сопротивлением растекания и находится в диапазоне температур промышленных источников теплового излучения. При этом в расчетах использовано предложенное представление о линеаризации последовательного сопротивления. В заключительном 4.4 разделе подводятся итоги исследования однопереходных Ое фотопреобразователей в различных режимах преобразования солнечного излучения. Выделены доминирующие (существенные) для каждого режима эксплуатации Ое ФЭП процессы и предожены описывающие их практические эквивалентные схемы.

В пятой главе представлены исследования многопереходных фотопреобразователей ваГпР/Оа1п Ая/Ое, содержащих Ое субэлемент, структура которых выращена по разработанной МОС-гидридной технологии. В разделе 5.1 представлен комплексный (с применением одновременного измерения временных зависимостей сигналов рефлектометрии и спектроскопии анизотропного отражения) т-вйи метод исследования и контроля ряда ключевых параметров выращиваемой структур многопереходных ФЭП. В разделе 5.2 рассмотрено влияние различных исследованных в Ое субэлементов процессов на МП СЭ. В частности, показано влияние «динисторного» эффекта в Ое на низкотемпературные вольт-амперные характеристики МП СЭ, а также предложен метод оценки вклада Ое в кпд многопереходного фотопреобразователя при прямом и слабо-концентрированном солнечном излучении. Для режимов высококонцентрированного солнечного излучения сильноточных режимов), рассмотрено представление «трубковой» модели для МП структуры, а также представление о сосредоточенном эквиваленте сопротивления и его свойствах. Кроме того, экспериментально доказана возможность аппроксимации основных фотовольтаических зависимостей (в том числе кпд) многопереходного фотопреобразователя с помощью линеаризованного последовательного сопротивления в практически значимом диапазоне. В разделе 5.3. в качестве итогов исследования Оа1пР/Оа1пАз/ве МП СЭ предложены практические (учитывающие существенные процессы) эквивалентные схемы для различных режимов эксплуатации ФЭП.

В заключении приведены основные результаты исследований.

Основные результаты диссертационной работы изложены в 28 печатных работах, в том числе в 11-й статьях в рецензируемых журналах, материалах 14-ти международных и тезисах 3-х всероссийских конференций. По результатам исследований и научных разработок также получено 9 патентов, действующих на территории РФ:

1*] Калюжный H.A., Гудовских A.C., Евстропов В. В., Лантратов В. М., Минтаиров С. А., Тимошина Н. Х., Шварц М. З., Андреев В. М. «Германиевые субэлементы для многопереходных фотоэлектрических преобразователей GalnP/GalnAs/Ge» // ФТП 44 (11) — 2010 — с. 1568−1576.

2*] Kalyuzhnyy N.A., Gudovskikh A.S., Evstropov V.V., Lantratov V.M., Mintairov S.A., TimoshinaN.Kh., ShvartsM.Z., AndreevV.M. «Current flow and efficiency of Ge p-n junctions in triple-junction GaInP/Ga (In)As/Ge solar cells for space applications» // Proceedings of the 25th EPSEC and 5th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (Valencia, Spain, 6−10 September, 2010) pp.865 871.

3*] Kalyuzhnyy N. A., Mintairov S. A., Mintairov M. A. & Lantratov V.M., «Investigation of photovoltaic devices crystallization in MOCVD with in-situ monitoring» // Proc. of the 24th EPSEC (Hamburg, Germany, 21−25 September, 2009) pp. 538−544.

4*] Kalyuzhnyy N. A., Lantratov V.M., Mintairov S.A., Mintairov M. A., Shvarts M.Z., Timoshina N.Kh. and Andreev V.M., «In-situ monitoring during mocvd growth of the triple-junction GaInP/Ga (In)As/Ge solar cells» // Proc. of the 23th EPSEC (Valencia, Spain, 1−5 September, 2008) pp.803−810.

5*] AndreevV.M., Kalyuzhnyy N. A., Lantratov V.M., Mintairov S. A., Shvarts M.Z., Timoshina N.Kh., «Concentrator GalnP/GaAs tandem solar cells with in-situ monitoring of the MOCVD growth» // Proc. of the 22th EPSEC (Milan, Italy, 3−7 September, 2007) pp. 542−547.

6*] Kalinovsky V.S., Evstropov V.V., Kaluzhniy N.A., Lantratov V.M., Mintairov S.A. and Andreev V.M., «Structure of the dark I-V characteristic of multijunction solar cells and their efficiency» // Proc. of the 23th EPSEC, (Valencia, Spain, 1−5 September, 2008) pp. 773−776.

7*] Лантратов B.M., Калюжный H.A., Минтаиров С. А., Шварц М. З., Андреев В. М., «Высокоэффективные двухпереходные GalnP/GaAs солнечные элементы, полученные методом МОС-гидридной эпитаксии» // ФТП 41(6) — (2007) —стр. 751−755.

8*] Kalinovsky V.S., AndreevV.M., Evstropov V.V., Kaluzhniy N. А., Khvostikov V.P., Lantratov V.M. & Mintairov S.A., «Current Flow Mechanisms and.

Potential Efficiency of Singleand Multi-Junction Solar Cells" // Proc. of the 22nd EPSEC (Milan, Italy, 3−7 September, 2007), pp. 675−679.

9*] Shvarts M.Z., Gazaryan P.Y., Kaluzhniy N. A., Khvostikov V.P., Lantratov V.M., Mintairov S.A., Sorokina S.V., Timoshina N.K. «InGaP/GaAs-GaSb and InGaP/GaAs/Ge-InGaAsSb Hybrid Monolithic/Stacked Tandem Concentrator Solar Cells» // Proc. of the 21st EPSEC (Dresden, Germany, 4−8 September, 2006) pp.133−136.

10*] Andreev V.M., Emelyanov V.M., Kalyuzhnyy N.A., Lantratov V.M., Mintairov S.A., Shvarts M.Z., Timoshina N. K «Rated Exterbal Quantum Efficiency of III-V Multijunction Solar Cells» // Proc. of the 23rd EPSEC (Valencia, Spain, 2008), p. 375−381.

11*] Минтаиров C.A., Андреев В.M., Емельянов В. М., Калюжный Н. А., Тимошина Н. К., Шварц М. З., Лантратов В. М., «Исследование диффузионных длин неосновных носителей заряда в фотоактивных слоях многопереходных солнечных элементов» // ФТП 44 (8) — 2010 — стр.1118−1123,.

12*] Емельянов В. М., Минтаиров С. А., Калюжный Н. А., Лантратов В. М. Внешний квантовый выход фотоответа каскадных солнечных элементов // Научно-технические ведомости СПбГПУ: Физико-математические науки т. 77, № 2 —2009 — с. 14−27.

13*] Емельянов В. М., Калюжный Н. А., Минтаиров М. А., Минтаиров С. А., Шварц М. З. и Лантратов В. М. «Оптимизация концентраторных солнечных элементов на основе структур GalnP/GalnAs/Ge» // Научно-технические ведомости СПбГПУ: Физико-математические науки т. 116, № 1. — 2011 — с. 11−18.

14*] Emelyanov V.M., Kalyuzhnyy N. A., Mintairov М. A., Mintairov S. А., Shvarts M.Z. and Lantratov V.M. «Distributed Resistance Effects Simulation in Concentrator MJ SCs Using 3D-Network Model» // Proc. of the 25th EPSEC (Valencia, Spain, 2010), 1DV.2.33.

15*] Khvostikov V.P., Khvostikova O.A., Gazaryan P.Y., Sorokina S.V., PotapovichN.S., Malevskaya A.V., Kaluzhniy N. A., Shvarts M.Z., AndreevV.M.

Photovoltaic cells based on GaSb and Ge for solar and thermophotovoltaic applications" // Journal of Solar Energy Engineering, Trans.- ASME (August 2007) v.129 (3), pp.291−297.

16*] Андреев B.M., Хвостиков В. П., Калюжный H.A., Титков С. С., Хвостикова O.A., Шварц М. З., «Фотоэлементы на основе гетероструктур GaAs/Ge, полученные комбинацией методов МОСГФЭ и диффузии цинка» // ФТП 38 (3) — 2004 — стр. 369−373.

17*] Andreev V.M., Khvostikov V.P., Khvostikova O.A., Oliva E.V., Kaluzhniy N.A., Rumyantsev V.D., Shvarts M.Z., Titkov S.S., «Low-bandgap PV and Thermophotovoltaic cells» // Proc. of the 3th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, (Osaka, 12−16 May 2003), paper Ю-В7−02.

18*] Gudovskikh A.S., Kleider J. P., ChouffotR., Kalyuzhnyy N.A., Mintairov S.A. and Lantratov V.M., «Ill-phosphides heterojunction solar cell interface properties from admittance spectroscopy» // J. Phys. D: Appl. Phys. 42 — 2009 — 165 307 (9pp).

19*] Gudovskikh A.S., Kleider J. P, Kalyuzhnyy N. A., Lantratov V.M., Mintairov S.A., «Band structure at heterojunction interfaces of GalnP solar cells» // Solar Energy Materials & Solar Cells 94 — 2010 — pp. 1953;1958.

20*] Gudovskikh A.S., ChouffotR., Kleider J. P." Kalyuzhnyy N. A., Lantratov V.M., Mintairov S.A., Damon-Lacoste J., Eon D., Roca i Cabarrocas P., Ribeyron P., «New method for interface characterization in heterojunction solar cells based on diffusion capacitance measurements» // Thin Solid Films 516 (20) — 2008 — pp. 6786−6790.

21*] Gudovskikh A.S., Kalyuzhnyy N. A., Lantratov V.M., Mintairov S.A., Shvarts M.Z., Andreev V.M., «Свойства границ раздела в солнечных элементах на основе GalnP» // ФТП 43 (10) — 2009 — стр. 1403−1408.

22*] Gudovskikh A.S., Kleider J. P., ChouffotR., Kalyuzhnyy N. А., Lantratov V.M., Mintairov S.A., «Study of GalnP heterojunction solar cell interface properties by admittance spectroscopy» // Proc. of the 23th EPSEC, (Valencia, Spain, 1−5 September, 2008) pp.358−353.

23*] Khvostikov V.P., Khvostikova O.A., Gazaryan P.Y., Sorokina S.V., PotapovichN.S., MalevskayaA.V., ShvartsM.Z., KaluzhniyN.A., AndreevV.M., V.D.Rumyantsev, «Photoconverters for solar TPV systems» // Proc. of the IEEE 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion (Hawaii, May 7−12, 2006), pp. 667−670.

24*] Андреев B.M., Румянцев В. Д., Лантратов В. М., Шварц М. З., Калюжный H.A., Минтаиров С. А. «Наногетероструктурные фотоэлектрические преобразователи солнечной энергии» // Труды Международного Форума по Нанотехнологиям, (Москва, 3−5 декабря 2008) том 1, стр. 360−362.

25*] БерБ.Я., Коварский А. П., Казанцев Д. Ю., Лантратов В. М., Калюжный H.A., Минтаиров С. А., Андреев В. М. «Характеризация наногетероструктур для солнечных элементов методом динамической вторично-ионной масс-спектрометрии» // Труды Международного Форума по Нанотехнологиям, (Москва, 3−5 декабря 2008) том 1, стр. 222−224.

26*] Минтаиров М. А., Лантратов В. М., Евстропов В. В., Калюжный H.A., Минтаиров С. А., «Поведение трех-переходных GalnP/GalnAs/Ge СЭ при высоких кратностях концентрирования солнечного освещения» // Тезисы докладов 11-й Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и наноструктур, полупроводниковой оптои наноэлектронике (Санкт-Петербург, 2009), стр. 112,.

27*] Салий P.A., Калюжный H.A., Минтаиров С. А., Лантратов В. М. «Влияние механизмов протекания тока на эффективность солнечных элементов и термофотопреобразователей на основе германия» // Тезисы докладов 11-й Всероссийской молодежной конференции по физике полупроводников и наноструктур, полупроводниковой оптои наноэлектронике (Санкт-Петербург, 2009), стр. 105.

28*] Калюжный Н. А., Салий Р. А., Минтаиров М. А., Евстропов В. В. «Германиевые р-n переходы, сформированные при МОС-гидридной эпитаксии для термофотовольтаических преобразователей и трехпереходных солнечных элементов GalnP/GaAs/Ge» // Тезисы докладов конференции (школа-семинар) по физике и астрономии для молодых ученых Санкт-Петербурга и северо-запада («Физика. СПб»), (С.-Петербург, 29−30 октября 2009) стр. 65.

Патенты РФ:

29*] Андреев В. М., Калюжный Н. А., Лантратов В. М., Минтаиров С. А., Емельянов В. М. «Каскадный фотопреобразователь и способ его изготовления», RU 2 382 439 С1, Опубликовано: 20.02.2010 Бюл. № 5.

30*] Андреев В. М., Калюжный Н. А., Лантратов В. М., Минтаиров С. А. «Многослойный фотопреобразователь», RU 2 364 007 С1, Опубликовано:

10.08.2009.

31*] Андреев В. М., Калюжный Н. А., Лантратов В. М., Минтаиров С. А. «Способ получения структуры многослойного фотоэлектрического преобразователя», RU 2 366 035 С1, Опубликовано: 27.08.2009, Бюл. № 24.

32*] Андреев В. М., Ильинская Н. Д., Калюжный Н. А., Лантратов В. М., Малевская A.B., Минтаиров С. А. «Способ изготовления чипов многослойных фотопреобразователей», RU 2 368 038 С1, Опубликовано: 20.09.2009, Бюл. № 26.

33*] Андреев В. М., Ильинская Н. Д., Калюжный Н. А., Лантратов В. М., Малевская A.B., Минтаиров С. А. «Способ изготовления фотоэлектрических преобразователей на основе многослойной структуры», RU 2 354 009 С1, Опубликовано: 27.04.2009, Бюл. № 12.

34*] Андреев В. М., Ильинская Н. Д., Калюжный Н. А., Лантратов В. М., Малевская A.B., Минтаиров С. А. «Способ получения чипов солнечных фотоэлементов», RU 2 419 918 С1, Опубликовано: 27.05.2011 Бюл № 15.

35*] Андреев В. М., Ильинская Н. Д., Калюжный Н. А., Лантратов В. М., Малевская A.B., Минтаиров С. А. «Способ изготовления чипов фотоэлектрических преобразователей», RU 2 391 744 С1, Опубликовано:

10.06.2010 Бюл. № 16.

36*] Андреев В. М., Ильинская Н. Д., Калюжный Н. А., Лантратов В. М., Малевская A.B., Минтаиров С. А. «Способ изготовления каскадных солнечных элементов (варианты)», RU 2 391 745 С1, Опубликовано: 10.06.2010 Бюл. № 16.

37*] Андреев В. М., Калюжный Н. А., Лантратов В. М., Солдатенков Ф. Е., Усикова A.A. «Способ формирования контакта для наногетероструктуры фотоэлектрического преобразователя на основе арсенида галлия», RU 2 428 766 С1, Опубликовано: 10.09.2011 Бюл. № 25.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Показать весь текст

Список литературы

  1. А. Е. Memoire sur les effets electriques produits sous l’influence des rayons solaires // Comptes Rendus 9 (1839) pp. 561−567
  2. Cummerow R.L. Photovoltaic effect in p-n junction // Phys. Rev. 95 (1) (1954) pp. 16−21.
  3. Cummerow R.L. Use of silicon p-n junctions for converting solar energy to electrical energy // Phys. Rev. 95 (2) (1954) pp. 561−562.
  4. Hovel H.J. Sollar Cell. Semicondutors and Semimetalls. Ed. By R.K. Willardson, A.C. Beer New York, Academic Press, 1975 — vol. 11.
  5. B.M., Грилихес B.A., Румянцев В. Д. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. Л.: Наука, 1989.310 с.
  6. A.M., Ландсман А. П. Полупроводниковые преобразователи, М.:"Сов.Радио", 1971.-248 с.
  7. С.М. Фотоэлектрические явления в полупроводниках. М., Физматгиз, 1963. — 496 с
  8. Зи С., Физика полупроводниковых приборов М, «Мир», 1984 г., т.2 -455 стр. Пер. с англ: S.M. Sze. Physics of Semiconductor Devices (John Wiley & Sons, 1981)].
  9. Tarr N.G. and Pulfrey D.L., An investigation of dark current and photocurrent superposition in photovoltaic devices // Sol-state Electronics 22 (2) (1979) pp.265−270.
  10. Tarr N.G. and Pulfrey D.L., The Suprrpositon principle for homojunction Solat Cells // IEEE Transactions on Electron Devices vol. ED-27, No 4 (1980) pp. 771−776
  11. Lindholm F., Fossum J.G., Burgess E.L., Application of the superposition principle to solar cell analisys // IEEE Transactions on Electron Devices vol. ED-26, No 3 (1979) p. 16.
  12. Shockley W. The theory of p-n junctions in semiconductors and p-n junction transistors // Bell. Sys. Tech. J. v.28, № 8 (1949) pp. 435−489.204
  13. Р. Полупроводники М., «Изд.Ин.Лит.», 1962 — 467 с Пер. с англ.: R.A. Smith Semiconductors (Cambridge at the university press, 1959)].
  14. Varshni Y.P. Temperature dependence of the energy gap in semiconductors //Physica 34 (1) (1967) p. 149−154
  15. Физические величины. Справочник. Под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. Энергоатомиздат, М., 1991 — 1232 с.
  16. Sah С.Т., Noyce R.N., Shockley W. Carrier Generation and recombination in p-n junction and p-n junction characteristics // Proc. IRE v.45, #9 (1957) p. 1228
  17. П.Г., Манько M.A. О природе термоактивационного тока и излучения в сильно легированных р-n переходах // ФТП 2(1) (1968) с.3−10
  18. В.В., Калинин Б. Н., Царенков Б. В., Неклассический термоинжекционный ток в GaP p-n структурах. // ФТП 17 (4) (1983) с. 599.
  19. Д.Н., Смирнова Н. Н., Слободчиков С. В. Вольтамперные характеристики сплавных р-n переходов в InAs // Радиотехника и электроника т.10, в.9 (1965) с. 1707−1709.
  20. Н.С., Кривошеева Р. И., Мескин С. С., Недельский Н. Ф., Равич В. Н., Соболев В. И., Царенков Б. В., Чичерин Л. А. Квантовый выход излучения GaAs p-n структур, легированных кремнием // ФТП 3 (12) (1969) с. 1815−1820
  21. В.В., Петрович И. Л., Царенков Б. В., Ток, обусловленный рекомбинацией через пятизарядный центр в слое объемного заряда (GaAl)As р-п структур // ФТП 15(11) (1981) стр.2152−2158
  22. В.В., Киселев К.В, Петрович И. Л., Царенков Б. В., Ток, обусловленный рекомбинацией через многоуровневый центр в слое объемного заряда р-n структуры // ФТП 18 (10) (1984) стр. 1852.
  23. . Л., В сб.: Туннельные явления в твердых телах, под. ред. Э. Бурштейна и С. Лундквиста М., «Мир», 1973 — гл. 5. Пер. с англ.: L. Esaki. In Tunneling phenomena in solids, ed. by E. Burstein and S. Lundqvist (NY, Plenum Press, 1969) ch. 5].
  24. Anderson R.L., Proc. Int. Conf. On the Phys. Chem. Of Semicond, Heterojunetions (Editor-in-chief G. Szigeti) v. II, (Akademiai Kiado, Budapest, 1971) p.55.
  25. Riben A.R. and Feucht D.L. nGe/pGaAs Heterojunetions // Solid State Electron. 9 (1966) pp. 1055−1065.
  26. .Л., Пурохит P.K. Полупроводниковые гетеропереходы М., «Сов. радио», 1979 — гл. 1.1. Пер. с англ.: B.L. Sharma, R.K. Purohit. Semiconductor heterojunetions (Pergamon Press, 1974) ch. 1.1].
  27. Melehy M.A. An introduction to the generalized field theory I. Forward conduction in p-n junctions and heterojunetions // International Journal of Electronics 24(1968) pp.41−68.28. http -.//www.nrel. gov/
  28. M., Физика оптических явлений M., «Энергия», 1967 — гл. 2.4 — стр. 60 Пер. с англ.: М. Garbuny Optical Physics (NY, London, Academic press, 1965)].
  29. M. А. Фотоприемные устройства и ПЗС М., «Радио связь», 1992 — глава 1.2−49 стр.
  30. Louise С. Hirst and Nicholas J. Ekins-Daukes, Fundamental losses in solar cells // Prog. Photovolt: Res.&Appl. (2010), Published online in Wiley InterScience (www.interscience.wiley.com).
  31. Shockley W, Queisser HJ. Detailed balance limit of efficiency of p-n junction solar cells // Journal of Applied Physics 32(3) (1961) pp.510−519
  32. DeVos A, Landsberg PT, Brauch P, Parrott JE. Entropy fluxes, endoreversibility, and solar energy conversion. // Journal of Applied Physics 74(6) (1993) pp.3631−3637.
  33. Wurfel P. Thermodynamic limitations to solar energy conversion // Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures 14 (1−2) (2002) pp. 18−26
  34. .И., Андреев В. М., Румянцев В. Д. Тенденции и Перспективы Развития Солнечной Фотоэнергетики // ФТП т. 38 (8) (2004) с. 937−949.
  35. . Р.П., Введение в полупроводниковую электронику М., «Связь», 1965 Пер. с англ.: R.P. Nanavati. An Introduction to Semiconductor Electronics, ed. by E. Burstein and S. Lundqvist (NY, McGraw-Hill, 1963)].
  36. Основы теории цепей: Учеб. для вузов / Г. В. Зевеке, П. А. Ионкин, А. В. Нетушил, С. В. Страхов. 5-е изд., — М.: Энергоатомиздат (1989) -528 с. 3 8. De Vos A. The distributed series resistance problem in solar cells // Solar Cells 12 (3) (1984) p. 311−327
  37. Smirnov G. M., Mahan J. E. Distributed series resistance in photovoltaic devices. Intensity and loading effects // Sol. St. Elect. 23 (10) (1980) p. 1055−1058.
  38. Fang C., Hauser J. A two dimensional analysis of sheet resistance andtbcontact resistance effects in solar cells // Proc. 13 IEEE Photovolt. Spec. conf. (New York, 1978) p. 1306−1311.
  39. X. К., Румянцев В. Д. Закономерности формообразования вольтамперных характеристик солнечных элементов с распределенными параметрами // ФТП т. 17 (2) (1983) с. 358−361.
  40. Steiner М., Philipps S.P., Hermle М., Bett A.W. and Dimroth F. Validated front contact grid simulation for GaAs solarcells under concentrated sunlight // Prog. Photovolt: Res. Appl. v. 19 (1) (2011) p.73−83.
  41. Garcia I., Algora C., Rey-Stolle I. and Galiana B. Study of non-uniform light profiles on high concentration III-V solar cells using quasi-3D distributed model // Proc. of the 33rd PVSC (San Diego, USA, May 11−16, 2008) 4 922 908.
  42. Galiana В., Algora C., Rey-Stolle I. Explanation for the dark I-V curve of III-V concentrator solar cells // Prog. Photovolt: Res. Appl. v. 16 (2008) p.331−338.
  43. Andreev V.M., Grilikhes V.A., Rumyantsev V.D. Photovoltaic Conversion of Concentrated Sunlight John Wiley & Sons Ltd, 1997 — 289 p.
  44. Andreev V.M., Khvostikov V.P., Rumyantsev V.D., Pavleeva E.V., Shvarts M.Z., AlgoraC. 5800 suns AlGaAs/GaAs Concentrator Solar Cells // Technical Digect of the International PVSEC-11 (Sapporo, Japan, 1999) p. 147−148.
  45. Rumyantsev V.D., HeinM., Andreev V.M., BettA.W., DimrothF., Lange G., Letay G., Shvarts M.Z., Sulima O.V. Concentrator array based on GaAs cells and Fresnel lens concentrators // Proc. of the 16th EPSEC (Glasgow, GB, 2000) p. 2312−2315.
  46. M.Z., Chosta O.I., Grilikhes V.A., Rumyantsev V.D., Soluyanov A.A., Vanbegin J., Smekens G., Andreev V.M. // Proc. of the 31th IEEE PVSC (Lake Buena Vista, FL, 2005) p. 818.
  47. Rumyantsev V.D., Andreev V.M., Sadchikov N.A., BettA.W., Dimroth F., Lange G. Experimental installations with high-concentration PV modules using III-V solar cells // Proc. of the Conf. «PV in Europe» (Rome, Italy, 2002) p. 521−525.
  48. Shvarts M.Z.- Andreev V.M.- GorohovV.S. et. al. Flat-plate Fresnel lenses with improved concentrating capabilities: Designing, manufacturing and testing //Proc. 33rd IEEE Photovolt. Specialists Conf. (San Diego, CA, USA, 2008) p. 4 922 751.
  49. KingR. R., FetzerC. M., Edmondson K.M., et. al, Metamorphic III-V materials, sublattice disorder, and multijubction solar cell approaches with over 37% efficiency// 19th EPVSEC (Paris, France, 2004) pp. 3587−5393.208
  50. В.М., Евстропов В. В., Калиновский B.C., Лантратов В. М., Хвостиков В. П., ФТПт.43 (5) (2009) с. 671
  51. D. L., Hansen В. R., Moore J. М. and Aiken D. J., New method for measuring performance of monolithic multi-junction solar cells// Proc. of the 28th IEEE PVSC (Anchorage, AK, 2000) pp. 1197−1201.
  52. Sharps P.R., StanM.A., Aiken D. J., Newman F.D., Hills J.S., and Fatemi N.S., High efficiency multi-junction solar cells past, present, and future" // 19th EPSEC (Paris, France, 7−11 June 2004) pp.3569- 3574.
  53. Fraas L.M., Avery J.E., Huang H.X., ShifmanE., Edmondson K. and King R.R., Toward 40% and higher solar cells in a new in a new cassegrainian PV module// Proc. of the 31st PVSC, Fl. (Lake Buena Vista, FL, 2005) pp.751−753
  54. Yamaguchi M., Sumita Т., Imaizumi M. et. al. Analysis for radiationresistance of GaAs sub-cells for InGaP/GaAs/Ge 3-junction solar cells // Proc. of the 15th PVSEC (Shanghai, China, 2005), pp. 545−548.
  55. Lamorte M. F. Cascade solar cells // U.S.Patent 4 179 702 (December 18,1979)
  56. Stringfellow G.B., Organometallic Vapor-Phase Epitaxy: Theory and Practice, 2ed edition Academic Press, San Diego, 1999 — p.370
  57. Razegi M. The MOCVD Challenge, V.2, Ed. by Adam Hilger Bristol and Philadelphia, 1989- pp.179.
  58. Didchenko R., Alix J.E. and Toeiskoetter R.H., A new method for growth for GaAs epilayer/Л Inoag. Nucl. Chem. v. 14 (1960) p.35
  59. Manasevit H.M., Single crystal gallium arsenide on insulating substrates // App. Phys. Lett v.2 (1968) p.156.
  60. Manasevit H.M., W. I Simpson, Metal-organics for the preparation of semiconductor materials //J. Electrochem. Sos v.116(1969) pp.1725−1732.
  61. Manasevit Н.М., The use of metal-organics in the preparation of semiconductor materials // J. Electrochem. Sos v. l 18 (1971) pp.647−650.
  62. Manasevit H.M. A survey of the heteroepitaxial growth of semiconductor films on insulating substrates // J. Cryst. Growth. 22 (1974) p. 125.
  63. Rai-Choudhury P. Epitaxial Gallium Arsenide from Trimethyl Gallium and Arsine // J.Electrochem. Soc. 116 (1969) p. 1745.
  64. Thomas R.W. Growth of Single Crystal GaP from Organometallic Sources //J.Electrochem. Soc. 116 (10) (1970) pp. 1449−1450.
  65. Ito S., Shinihara Т., Seky Y. Properties of Epitaxial Gallium Arsenide from Trimethylgallium and Arsine // J. Electrochem. Soc. 120 (1973), p. 1419−1423
  66. P.D. Dapkus, H.M. Manasevit, K.L. Hess, T.S. Low, G.E. Stillman High purity GaAs prepared from trimethylgallium and arsine // J.Cryst.Growth 55 (1) (1981) pp.10−23.
  67. Samuelson L., Omling P., Titze H., Gremmeiss H.G. Electrical and optical properties of deep levels in MOVPE grown GaAs // J. Cryst. Growth 55 (1) (1981) p. 164−172
  68. В.А., Яблокова H.B.Кинетика термического разложения алкильных производных элементов III и V групп // Успехи химии 64 (10) (1995) с. 1017−1030.
  69. Manasevit H.M. Recollections and reflections of MO-CVD // J. Cryst. Growth 55 (1) (1981), pp.1−9
  70. Behet M., Hovel R., Kohl A., MOVPE growth of III-V compounds for optoelectronic and electronic applications //Microelectronics. N 27 (1996) p.297.
  71. Olson J.M., GessertT., Al-Jassim M.M., GaInP2/GaAs: a current- and lattice-matched tandem cell with a high theoretical efficiency // Proc. of the 18th IEEE PVSC (1985) p.552.
  72. Olson J.M., Kurtz S.R., Kibbler A.E. A 21.8% GaInP2/GaAs tandem solar cell// Proc. of the 20th IEEE PVSC (Las Vegas, Nevada, 1989) p.777−780
  73. TakamotoT., Yamaguchi M., Taylor S.J., IkedaE., Agui T., KuritaH., High-efficiency radiation-resistant InGaP/GaAs tandem solar cells // Proc. of the 26th IEEE PVSC (Anaheim, CA, 1997) p.887.
  74. Takamoto T. T., Ikeda, E., Kurita, H., Ohmori, M., Yamaguchi M., Two-terminal monolithic Ino.5Gao.5P/GaAs tandem solar cells with a high conversion efficiencyof over 30% // Appl. Phys. Lett. 70 (1997) pp.3 81−3 83.
  75. Tsaur B.Y., Fun J.C.C., Turner G.W., Davis F.M., Gale R.P., Efficient Ga/Ge/Si solar cells // Proc. of the 16th IEEE PVSC (1982) p. l 143.
  76. Lewis C.R., Green R.T. and Werthen J.G., Two-junction monolithic cascade solar cell //Appl. Phys. Lett. 45 (1984) p.895.
  77. Ludowise M.L., Cooper C.B. and SaxenaR.R., The growth and characterization of uniform AlGaAs/GaAsAs by organometallic VPE //Appl. Phys. Lett. 43 (1983) p.468.
  78. Lewis C.R., Ford C.W., Virshup G.F., ArauB.A., Green R.T. and Werthen J.G., A two-terminal, two-junction monolithic cascade solar cell in a lattice-mismatched system // Proc. of the 18th IEEE PVSC (1985) p.556.
  79. Hutchby J.A., Markunas R. J., Timmons M.L., Chiang P.K. and Bedairth *
  80. S.M. A review of multijunction concentrator solar cells // Proc. of the 18m IEEE PVSC (1985) pp.20−27.
  81. Fraas L.M., Cape, J.A.- McLeod, P. S.- Partain, L.D. Monolithic two-color, three-terminal GalnP/GaAsSb solar cells // Proc. of the 17th IEEE PVSC (1984) p.734.
  82. K., Yamada S., Unno T., Kuma S. «Characteristics of GaAs solar cells on Ge substrate with a preliminary grown thin layer of A1 GaAs» // Solar Energy Materials and Solar Cells 50 (1998) pp.169−176
  83. Hardingham C., Taylor S.J., Wood S.P., Cross T.A., Bogus K, Deltaff K. Qualification of large area industrial GaAs/Ge solar cell // 2th World Conf. On PVSEC (Vienna, Austria, 1998) pp 3765−3768.
  84. Olson, J.M. Kurtz, S.R. Kibbler, A.E. and Faine, P. Recent Advances in High Efficiency GaInP2/GaAs Tandem Solar Cells. // Proc. 21st IEEE PVSC (Kissimmee, FL 21−25 May, 1990) p. 24−29.
  85. Chiang P.K., Krut D.D., Cavicchi B.T., Bertness K.A., Kurtz S.R., Olson J.M. Large Area GaInP2/GaAs/Ge Multijunction Solar Cells for Space Applications. // First World Conf. Potovolt. Energy Conv. (1994) p. 2120−2123.
  86. KingR.R., KaramN.H., Ermer J.H., et. al. Next-genieration, high-efficiency III-V multijunction solar cells // Proc. 28th IEEE PVSC (Anchorage, 2000) pp. 998−1101.
  87. R. R. King, D. C. Law, K. M. Edmondson, C. M. Fetzer, G. S. Kinsey, H. Yoon, R. A. Sherif and N. H. Karam // 40% efficient metamorphic GalnP/GalnAs/Ge multijunction solar cells, Applied Physics Letters, 90 (2007) p. 183 516
  88. Friedman D.J., Olson J.M., Analysis of Ge junctions for GalnP/GaAs/Ge three-junction solar cells // Prog. Photovolt.: Res. Appl. 9 (2001) p. 179
  89. T., Agui T., Kamimura K. & Kaneiwa M., Multijunction solar cell technologies high efficiency, radiation resistance, and concentrator applications // WCPEC-3 (Osaka, Japan, May 11−18, 2003) 3PL-C2−01.212
  90. Cai L., Cavicchi B. T., Ermer- J. H., Haddad M., Karam- N. H., Multilayer semiconductor structure with phosphide-passivated germanium substrate // US Patent 6 380 601 (April 30,2002).
  91. Meusel M., Baur C., Guter W. et. al. Development status of European multijunction space solar cells with high radiation hardness // Proc. of the 20th EPSEC (Barcelona, Spain, 2005), p. 20−25.
  92. DimrothF., BaurC., BettA.W., Meusel M., Strobl G. 3−6 junction photovoltaic cells for space and terrestrial concentrator applications // Proc. of the 31th IEEE PVSC (Lake Buena Vista, FL, 2005) pp. 525−529
  93. Dimroth F., Baur C., Meusel M., S. van Riesen, Bett A.W., 5-Junction III-V Solar Cells For Space Applications // WCPEC-3 (Osaka, Japan, May 11−18, 2003) 30-D9−01.
  94. Law D.C., BhusariD., Mesropian S., Boisvert J.C., Hong W.D., Boca A., Larrabee D.C., Fetzer C.M., King R.R. and Karam N.H. Semiconductor-bonded III-V multijunction space solar cells // Proc. 34th IEEE PVSC (Philadelphia, PA, 2009) pp. 2237−2239
  95. Andreas W. Bett, Frank Dimroth, et al. Highest efficiency multi-junction solar cell for terrestrial and space applications // Proc .of the 24th PVSEC (Hamburg, Germany, 2009). p. l102. http ://azurspace. de/103. http.-//spectrolab.com/
  96. YamaguchiM., Takamoto T., Araki K., Ekins-Daukes N. R&D Activities for Super High-efficiency Multi-junction and Concentrator Solar Cells in Japan // Proc. of the 15th PVSEC (Shanghai, China, 2005) pp.541−544.
  97. Friedman D.J., Olson J.M., Ward S., MoriartyT., Emery K., Kurtz S., Duda A., Ge concentrator cells for III-V multijunction devices // Proc. of the 28th IEEE Photovolt. Spec. Conf. (Alaska, 2000) p. 965
  98. F.S. Goucher, G. L. Pearson, M. Sparks, G. K. Teal & W. Shockley. Theory and Experiment for a Germanium p-n Junction // Phys. Rev. 81 (1951) p. 637.
  99. Li Y., Salviati G., Bongers M. M. G., Lazzarini L., Nasi L. and Giling L. J., On the forming of antiphase domains in the system of GaAs on Ge // J. Cryst. Growth 163 (1996) pp. 195−202
  100. McMahon W.E. and Olson J.M. Surface Science in an MOCVD Environment: Arsenic on Vicinal Ge (100) // Pres. National Center for Photovoltaic Program Rewiew Meeting. (Denver, Colorado. Sep. 8−11, 1998) 5 pages.
  101. K. Mizuguchi, N. Hayafuji, S. Ochi, T. Murotani, K. Fujikawa. MOCVD GaAs growth on Ge (100) and Si (100) substrates // J. Cryst. Growth 77 (1986) p.509−514.
  102. Pukite P.R., Cohen P.I. Suppression of antiphase domains in the growth of GaAs on Ge (100) by molecular beam epitaxy // J. Cryst. Growth 81 (1987) p.214−220.
  103. Chen J.C., Ristow M.L., Cubbage J.I., Werthen J.G., GaAs/Ge heterojunction grown by Metal-Organic Chemical Vapor Deposition and its application to high efficiency photovoltaic devices // J. Electron. Mater. 21 (1992) pp.347−353
  104. Olson J.M., McMahon W.E., Structure of Ge (100) surface for High-Efficiency Photovoltaic Applications // Presented at the 2nd World Conf on PVSEC (Vienna, Austria, 6−10 July 1998) — NREL/CP-520−25 045.
  105. B. Onsia, T. Conard, S., et al. A Study of the Influence of Typical Wet Chemical Treatments on the Germanium Wafer Surface // Solid State Phenomena vols. 103−104 (2005) pp. 27−30.
  106. Ellis S.G. Surface Studies on Single Crystal Germanium // J. Appl.
  107. Phys. 28 (11) (1957) p. 1262
  108. ReedT.B., Free Energy of Formation of Binary Compounds // Cambridge, MA: The MIT Press (1971).
  109. AspnesD.E., Harbison J.P., StudnaA.A., Flores L.J. Application of reflectance difference spectroscopy to molecular beam epitaxy growth of GaAs and AlAs // J. Vac. Sei. Technol. A 6 (1988) p. 1327 (6 pages)
  110. AspnesD.E., Studna A.A. Anisotropics in the Above—Band-Gap Optical Spectra of Cubic Semiconductors // Phys. Rev. Lett. 54 (1985) pp. 19 561 959
  111. B.JI., Иванцов Л. Ф. Киселев В.А., Макаренко И. В., Минашвили Т. А., Сафаров В. И. Поляризационные спектры оптических переходов на чистой поверхности GaAs(llO) // Письма в ЖЭТФ 41(11) (1985) стр. 453−455
  112. Berkovits V.L., Bessolov V.N., LVovaT.N., SafarovV.I., Khasieva R.V., Tsarenkov B.V. Fermi level movement at GaAs (OOl) surfaces passivated with sodium sulfide solutions // J. Appl. Phys. 70 (6) (1991) pp.3707−3711
  113. TanakaH., Colas E., Kamiyal., Aspnes D.E. and BhatR. In situ determination of free carrier concentrations by reflectance difference spectroscopy // Appl. Phys. Lett. 59(26) (1991) pp.3443−3445.
  114. KurpasP., ArensM., Gutsche D., Richter E., Weyers M. Growth monitoring of GalnP/GaAs heterojunction bipolar transistors by reflectance anisotropy spectroscopy // Journal of Crystal Growth 195 (1998) pp.217−222
  115. Wolfram P., SteimetzE., EbertzW., Henninger В., Zettler Z.-T. Growth of InGaAsP/InP-laser structures monitored by using RAS techniques // Journal of Crystal growth 248 (2003) pp.240−243
  116. Haberland K., ZornM., Klein A., Bhattacharya A., Weyers M., Zettler Z.T., Richter W. In-situ determination of interface roughness in MOVPEgrown visible VCSELs by reflectance spectroscopy // Journal of Crystal growth 248, (2003) pp. 194−200
  117. Sobiesierski Z., Westwood D.I., Matthai C.C. Aspects of reflectance anisotropy spectroscopy from semiconductor surfaces // J. Phys. Condens. Matter. 10(1) (1998) pp. 1−43.
  118. KamiyaL, Aspnes D.E., FlorezL.T., Harbison J.P. Reflectance-difference spectroscopy of (001) GaAs surfaces in ultrahigh vacuum // Phys. Rev. B 46 (1992) pp.15 894- 15 904.
  119. J.-T.Zettler. Characterization of epitaxial semiconductor growth by reflectance anisotropy spectroscopy and ellipsometry // Prog. Cryst. Growth Charact. Mater. 35 (1997) p.27−98
  120. WatataniC., HanamakiY., TakemiM., OnoK., Mihashi Y., NishimuraT. In situ monitoring of growth rate and composition of AlGalnP and InGaAsP by reflection measurements in MOVPE // Journal of Crystal growth 281, (2005) pp.227−233
  121. Krahmer C., Behres A., Schubert M., Streubel K. In-situ monitoring of the p- and n-type doping in AlGalnP // Journal of Crystal growth 310 (2008) pp.4727−4730
  122. Pietzonkal., Sass T., FranzheldR., Wagner G., Gottschalich V., Surface characterization of ordered (Galn)P // Journal of Crystal growth, 195 (1998) pp.21−27
  123. A. Zunger and S. Mahajan: Handbook on Semiconductors, ed. S. Mahajan (Elsevier, Amsterdam, 1994) 2nd ed., vol. 3, pp. 1399−1514.
  124. ZornM., KurpasP., Shkrebtii A.I., JunnoB., Bhattacharya A., Knorr K., Weyers M., Samuelson I., Zettler J.T. and Richter W., Correlation of
  125. GaP (OOl) surface structure during growth and bulk ordering // Phys. Rev. В 60, (1999) pp.8185−8190
  126. KrahmerC., Philippens M., Schubert M., StreubelK. MOVPE growth investigations of doping and ordering in AlGaAs and GalnP with reflectance anisotropy spectroscopy // Journal of Crystal growth 298 (2007) pp. 18−22
  127. Hsu T. C, Stringfellow G.B., Chun Y. S, Murata H, Ho I.H. Use of УЛП ratio to produce heterostructures in ordered GalnP// Journal of Crystal growth 170 (1997) pp.263−269
  128. Rakic A.D. and Majewski M.L. Modeling the optical dielectric function of GaAs and AlAs: Extension of Adachi’s model // J. Appl. Phys. 80 (1996) (10) pp. 5909−5914
  129. Zettler J.-T., HaberlandK., ZornM., Pristovsek M., RichterW., Kurpas P., Weyers M. Real-time monitoring of MOVPE device growth by reflectance anisotropy spectroscopy and related optical techniques // Journal of Crystal growth 195 (1998) pp.151−162
  130. M. Zorn, M. Weyers Application of reflectance anisotropy spectroscopy to laser diode growth in MOVPE // Journal of Crystal growth 276 (2005) pp.29−36
  131. . Оптические процессы в полупроводниках М., «Мир» 1973-прил.И-с. 436.
  132. А., ФойхтД. Гетеропереходы и переходы металл-полупроводник. М., «Мир», 1975 — гл. 2.
  133. СтрэттонР. В сб.: Туннельные явления в твердых телах, под. ред. Э. Бурштейна и С. Лундквиста М., «Мир», 1973 — гл. 8.
  134. В.В., Стрельчук A.M., Нейтронно-облученные SiC(6H) р-п структуры: токопрохождение // ФТП 30 (4) (1996) стр.92−99
  135. А.Т., Груздов В. Г., Евстропов В. В. Сидоров В.Г., Тарасов И. С., Федоров Л. М. Токи туннельного типа в р-n гетероструктурах InGaAsP/InP // ФТП 6 (1984) стр.1034−1037
  136. И.В., Сережкин Ю. Н., Лавинный пробой р-п перехода в полупроводниках Л., «Энергия», 1980, — 152 стр.
  137. Н.Д., Рожанский В. Н., Корчажкина Р.Л, ФТТ 16 (1974) стр. 1444−1450. Растворимость и сегрегация электрически активного фосфора в Ge//Изв.Акад.Наук СССР, Неорг. Матер. 11 (1975) стр.539−541.
  138. Полупроводники, под. ред. Н. Б. Хеннея, М., «Изд. иностр. литер.», 1962, глава VI., — 667 стр.
  139. Stangl R., Kriegel М., Schmidt М. AFORS-HET, version 2.2, numerical computer program for simulation of heterojunction solar cells and measurements // Proceedings of the 4th World Conf. on Photovoltaic Energy Conversion (Hawaii, USA, 2006) p. 1350
  140. В.Г., ВдовинЮ.А., МямлинВ.А. Курс теоретической физики-М, ФМЛ, 1962 -т.2, § 18 819 стр.
  141. Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи М., «Высшая школа», 1996 — Гл. 2.
  142. Galiana В., Rey-Stolle I., Garcia I., Datas A., Algora C. MOVPE growthon Ge substrates for thermophotovoltaic cell application // Proc. Of the 12th EW-MOVPE (Bratislava, June 3−6, 2007) pp.143−146.
  143. J. van der Heide., Posthuma N.E., Flamand G., Porortmans, Optimisation and characterization of contact structures for germanium thermophotovoltaic cells // Proc. of the 22thEPSEC (Milan, Italy, 3−7 September, 2007) pp. 200−203.
  144. Fernandez J., Dimroth F., Oliva E., Bett A.W., Development of germanium TPV cell technology // Proc. of the 22th EPSEC (Milan, Italy, 3−7 September, 2007) pp. 516−519.
  145. M.Stan, D. Aiken, B. Cho, A. Cornfeld, J. Diaz, A. Korostyshevsky, V. Ley, P. Patel, P. Sharps, T. Varghese T. Evolution of the high efficiency triple junction solar cell for space power // Proc. of the 33rd PVSC (San Diego, CA, USA, 2008) pp. 1−6.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!