概述
- 缺陷区域,例如晶格被破坏的太阳能电池表面,复合非常高。
- 太阳能电池中的表面复合很高,但可能受到限制。
- 了解影响和限制表面复合的方法可以设计出更好、更稳健的太阳能电池。
半导体内部或表面的任何缺陷或杂质都会促使复合发生。由于太阳能电池的表面意味着晶格的严重破坏,因此太阳能电池的表面是复合特别高的位置。表面附近的高复合率耗尽了该区域的少数载流子。正如“扩散”页中所解释的,低载流子浓度的局部区域导致载流子从周围的较高浓度区域流入该区域。因此,表面复合速率受到少数载流子向表面移动速率的限制。称为“表面复合速度”的参数(单位为厘米/秒)用于描述表面处的复合。在没有复合的表面中,载流子向表面的运动为零,因此表面复合速度为零。在复合速度无限快的表面中,载流子向该表面的移动受到其所能达到的最大速度的限制,对于大多数半导体来说,速度约为 1 x 107 厘米/秒。
半导体表面悬空的键(不成对电子)会导致较高的局部复合率。
半导体表面的缺陷是由晶格周期性被中断引起的,这会导致半导体表面出现悬空键。通过在半导体表面上产生一层膜可以束缚其中一些悬空键,这样可以减少悬空键的数量,从而减少表面复合。这种悬空键的减少称为表面钝化。
对于“为什么限制表面复合会延长电池中少数载流子寿命?”这个问题的答案如下:
材料中少数载流子的寿命取决于内部复合和表面复合。限制表面复合可以降低少数载流子耗尽的速度。如果可以限制少数载流子耗尽的速度,那我们就可以延长材料中所观察到的少数载流子寿命。