Silisiumskiver og silisiumsolceller er typiske representanter for henholdsvis halvledermaterialer og halvlederenheter. Halvlederkarakteristiske parametere måler og karakteriserer ytelsen til materialer og deres enheter. På grunn av det faktum at ladningsbærere er de funksjonelle bærerne av halvledermaterialer og -enheter, genererer deres bevegelse strømmer og elektriske felt. Samtidig har ladningsbærere egenskaper som luminescens og termisk stråling. Derfor er ladningsbærerparametere grunnlaget for å karakterisere transportegenskapene til ladningsbærere i halvledermaterialer og -enheter, og er en viktig komponent i de karakteristiske parametrene til silisiumskiver og silisiumsolceller. Når silisiumskiver behandles og produseres for å danne silisiumsolceller, fører forskjellen i pn-overgang og Fermi-nivå til bærerseparasjon og spenningsdannelse, som igjen reflekterer og påvirker volt-amperekarakteristikkene til solceller gjennom elektriske ytelsesparametere som metningsstrøm, fyllfaktor og fotoelektrisk konverteringseffektivitet. Basert på analysen ovenfor inkluderer de viktigste karakteristiske parametrene til silisiumskiver bærerparametere.
Bærere er delt inn i majoritetsbærere og minoritetsbærere, inkludert elektroner og hull. Diffusjonen og driften av ladningsbærere danner grunnlaget for strømoverføring i halvlederenheter. Bærertransportparametere er grunnleggende parametere som beskriver bevegelsen og konsentrasjonen til bærere, hovedsakelig inkludert bærerens levetid, diffusjonskoeffisient og rekombinasjonshastigheter for front og bakoverflate. Disse parametrene reflekterer direkte de fysiske og elektriske egenskapene til halvledermaterialer, og påvirker bærerkonsentrasjon og mobilitet; Dopingkonsentrasjon er en annen viktig parameter som bestemmer bærerkonsentrasjonen, som påvirker parametere som materialresistivitet og bærerens levetid, og bestemmer enhetens ytelse.
Carrier Konsentrasjon
De fleste halvlederenheter er minoritetsbærerenheter, for eksempel silisiumsolceller. Bærerparametrene nevnt senere i denne artikkelen er alle minoritetsbærerparametere. I termisk likevektstilstand har halvledere like konsentrasjoner av hull og elektroner, og er i stabil tilstand; Når de utsettes for ytre stimuli (som lys, elektrisitet, varme osv.), er halvledere i en ikke-likevektstilstand, med en økning i både elektroner og hull, og danner overflødige ladningsbærere. Levetiden til ladningsbærere refererer til den gjennomsnittlige varigheten av eksistensen av overflødige ladningsbærere, og konsentrasjonen av ladningsbærere følger en eksponentiell henfallslov.
Transportør levetid
Bærerlevetiden kan deles inn i radiativ rekombinasjonslevetid, Auger rekombinasjonslevetid og Shockley Read Hall (SRH) rekombinasjonslevetid basert på typen bærerekombinasjon. Bærerelevetid er en viktig parameter som gjenspeiler defektkonsentrasjonen til materialer og enheter, samt en viktig indikator for måling av enhetens byttehastighet, strømforsterkning, spenning og andre egenskaper. Den spiller også en viktig rolle i den elektro-optiske og fotokonverteringseffektiviteten til optoelektroniske enheter som halvlederlasere, fotodetektorer og solceller.
Overflaterekombinasjonshastighet
Bærere rekombinerer både på innsiden og på overflaten av materialet. Overflaterekombinasjonshastighet (s) er en fysisk størrelse som beskriver hastigheten som ladningsbærere rekombinerer på en overflate. Jo lengre levetid for overflatekompositt, jo lavere er overflatekompositthastighet, og omvendt, jo høyere er overflatekompositthastighet. Overflateruhet, hengende bindinger på overflaten og andre fysiske overflateegenskaper og tilstander er nøkkelfaktorer som påvirker overflatens rekombinasjonshastighet. Overflaterekombinasjonshastigheten er en viktig ytelsesparameter som karakteriserer overflatekvaliteten til materialer.
Effektiv levetid
Den effektive bærerens levetid er en parameter som kombinerer bulklevetiden og overflaterekombinasjonslevetiden, og er en karakterisering av den totale bærerens levetid for en spesifikk prøve. For tiden oppdager de fleste deteksjonsteknologier bærerens levetid som den effektive bærerens levetid, som ikke kan skille bulklevetiden og overflaterekombinasjonshastigheten. Derfor er det vanskelig å analysere effekten av overflatebehandlingsprosesser, bulkdefekter og doping på ytelsen til silisiumskiver og solceller én etter én.
Diffusjonskoeffisient
Diffusjonskoeffisienten (D) er en fysisk størrelse som karakteriserer hastigheten ladningsbærere passerer gjennom et grensesnitt per tids- og arealenhet. Diffusjonskoeffisienten og bærerens levetid bestemmer sammen bærerens diffusjonslengde, som er en typisk parameter for å evaluere materialegenskaper. Jo lengre bærerdiffusjonslengden er, desto bedre materialkvalitet; For solceller, jo lenger bærerdiffusjonslengden er, jo bedre er bærerens separasjon og oppsamlingseffektivitet, og jo høyere er den fotoelektriske konverteringseffektiviteten.
Doping
Doping: Et nøkkeltrinn i halvlederproduksjon
Doping er et nødvendig skritt i dannelsen av funksjonelle halvledere, og dopingkonsentrasjon har en betydelig innvirkning på resistivitet og bærertransportparametere. Intrinsic halvledere, altså udopede halvledere, har svært høy elektrisk resistivitet ved romtemperatur. Når dopingkonsentrasjonen øker, avtar den elektriske resistiviteten, og bærerens levetid og diffusjonslengde reduseres gradvis.
