Силицијумске плочице и силицијумске соларне ћелије су типични представници полупроводничких материјала и полупроводничких уређаја. Карактеристични параметри полупроводника мере и карактеришу перформансе материјала и њихових уређаја. Због чињенице да су носиоци наелектрисања функционални носиоци полупроводничких материјала и уређаја, њихово кретање генерише струје и електрична поља. Истовремено, носиоци наелектрисања имају карактеристике као што су луминисценција и топлотно зрачење. Дакле, параметри носиоца наелектрисања представљају основу за карактеризацију транспортних карактеристика носилаца наелектрисања у полупроводничким материјалима и уређајима и важна су компонента карактеристичних параметара силицијумских плочица и силицијумских соларних ћелија. Када се силицијумске плочице обрађују и производе да формирају силицијумске соларне ћелије, разлика у пн споју и Фермијевом нивоу доводи до раздвајања носиоца и формирања напона, што заузврат одражава и утиче на волт ампер карактеристике соларних ћелија кроз параметре електричних перформанси као што су струја засићења, фактор пуњења и ефикасност фотоелектричне конверзије. На основу горње анализе, главни карактеристични параметри силицијумских плочица укључују параметре носача.
Носачи се деле на већинске и мањинске носиоце, укључујући електроне и рупе. Дифузија и дрифт носилаца наелектрисања чине основу за пренос струје у полупроводничким уређајима. Параметри транспорта носача су основни параметри који описују кретање и концентрацију носача, углавном укључујући животни век носиоца, коефицијент дифузије и стопе рекомбинације предње и задње површине. Ови параметри директно одражавају физичка и електрична својства полупроводничких материјала, утичући на концентрацију и покретљивост носача; Концентрација допинга је још један важан параметар који одређује концентрацију носача, утичући на параметре као што су отпорност материјала и животни век носача и одређујући перформансе уређаја.
Концентрација носача
Већина полупроводничких уређаја су уређаји са мањим носиоцима, као што су силицијумске соларне ћелије. Параметри носиоца који се помињу касније у овом чланку су сви параметри мањинског носиоца. У стању топлотне равнотеже, полупроводници имају једнаку концентрацију рупа и електрона, и налазе се у стабилном стању; Када су подвргнути спољашњим стимулансима (као што су светлост, електрична енергија, топлота, итд.), полупроводници су у не-неравнотежном стању, са повећањем и електрона и рупа, формирајући вишак носилаца наелектрисања. Животни век носилаца наелектрисања се односи на просечно трајање постојања вишка носилаца наелектрисања, а концентрација носилаца наелектрисања прати експоненцијални закон распада.
Царриер Лифетиме
Животни век носиоца може се поделити на век радијативне рекомбинације, животни век Оже рекомбинације и животни век Схоцклеи Реад Халл (СРХ) рекомбинације на основу типа рекомбинације носача. Животни век носиоца је важан параметар који одражава концентрацију дефекта материјала и уређаја, као и важан индикатор за мерење брзине пребацивања уређаја, струјног појачања, напона и других карактеристика. Такође игра важну улогу у ефикасности електро-оптичке и фотоконверзије оптоелектронских уређаја као што су полупроводнички ласери, фотодетектори и соларне ћелије.
Стопа површинске рекомбинације
Носачи се рекомбинују и унутар и на површини материјала. Брзина (с) површинске рекомбинације је физичка величина која описује брзину којом се носиоци набоја рекомбинују на површини. Што је дужи век површинског композита, то је нижа стопа површинског композита, и обрнуто, већа је површинска композитна стопа. Храпавост површине, површинске висеће везе и друга физичка својства и стања површине су кључни фактори који утичу на брзину површинске рекомбинације. Стопа површинске рекомбинације је важан параметар перформанси који карактерише квалитет површине материјала.
Ефективни животни век
Ефективни век трајања носача је параметар који комбинује животни век масовног и површинског рекомбинационог века, и представља карактеризацију укупног века трајања носача специфичног узорка. Тренутно, већина технологија детекције детектује животни век носача као ефективни век трајања носача, који не може да одвоји век трајања и стопу површинске рекомбинације. Због тога је тешко анализирати ефекте процеса површинске обраде, масовних дефеката и допинга на перформансе силицијумских плочица и соларних ћелија један по један.
Диффусион Цоеффициент
Коефицијент дифузије (Д) је физичка величина која карактерише брзину којом носиоци наелектрисања пролазе кроз интерфејс по јединици времена и површине. Коефицијент дифузије и животни век носача заједно одређују дужину дифузије носача, што је типичан параметар за процену својстава материјала. Што је дужа дужина дифузије носача, бољи је квалитет материјала; За соларне ћелије, што је дужа дужина дифузије носача, то је боља ефикасност одвајања и сакупљања носача и већа је ефикасност фотоелектричне конверзије.
Допинг
Допинг: кључни корак у производњи полупроводника
Допинг је неопходан корак у формирању функционалних полупроводника, а концентрација допинга има значајан утицај на отпорност и параметре транспорта носиоца. Интринзични полупроводници, односно недопирани полупроводници, имају веома високу електричну отпорност на собној температури. Како се концентрација допинга повећава, електрична отпорност се смањује, а животни век носиоца и дужина дифузије постепено се смањују.
