ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ НЕТРАДИЦИОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭНЕРГИИ

СОЛНЕЧНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ С ГЕТЕРОПЕРЕХОДАМИ

Построение энергетической диаграммы

Применение гетеропереходов, в которых барьер возникает между материалами с различной шириной запрещенной зоны, чрезвычайно привлекательно для создания СЭ, поскольку позволяет использовать более широкую спектральную область солнечного излучения, в сравнении с СЭ на основе pn-переходов. Вместе с тем потенциальные преимущества гетеропереходов не удается реализовать полностью из-за не согласованности физико-химических и электрофизических характеристик реальных материалов пары. Схема построения энергетических диаграмм гетероперехода
   Принцип построения энергетической диаграммы тот же, что и для случая pn-перехода. Вначале строятся энергетические диаграммы для каждого из материалов пары, находящегося в изоляции. При этом за нулевую энергию принимается уровень свободного электрона, вышедшего из материала с нулевой кинетической энергией. Для построения диаграммы для каждого из материалов необходимо знать три параметра: сродство к электрону (задает расстояние от нулевого уровня до зоны проводимости), ширину запрещенной зоны (задает расстояние от зоны проводимости до валентной зоны) и уровень Ферми (задает энергетический уровень внутри запрещенной зоны). Далее, поскольку электронные системы обеих материалов находятся в термодинамическом равновесии, уровни Ферми выравниваются, и от них для каждого из материалов откладываются энергетические расстояния до зоны проводимости и валентной зоны.
   Далее предполагается, что потенциал одной из областей не изменился, т.е. этот контакт находится под нулевым потенциалом. Тогда можно считать, что на энергетической диаграмме положение всех уровней вне приконтактной области не изменилось. Для второго материала вне области контакта осталось неизменным положение уровней дна зоны проводимости и валентной зоны относительно уровня Ферми. Однако, поскольку сам уровень Ферми сместился, все уровни так же смещаются. Смещение уровня Ферми происходит на величину разности работ выхода из обеих материалов. Различие, в которых приводит к возникновению в области контакта пространственного заряда и соответственно разности потенциалов между двумя материалами. Эта разность потенциалов приведет к искривлению уровня потенциала в области перехода. Крутизна этого искривления зависит от ширины ОПЗ и должна рассчитываться отдельно. Можно отметить только то, что чем сильнее легирован материал, тем тоньше слой ОПЗ и круче перепад потенциала. Искривление зон вблизи контакта должно соответствовать линии потенциала. Действительно: Ec(x)=Ec0(x) + qU(x),  Ev(x)=Ev0(x) + qU(x) где q - заряд электрона.


                                                      Продолжение темы