Determination of space charge region width and diffusion length in Cu(In,Ga)(S,Se)2 absorber from solar cell spectral characteristics

• Autorzy: Tivanov M. , Patryn A.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work we present simple non-destructive method for extracting of Cu(In,Ga)(S,Se)2-based solar cell parameters (space-charge region width and diffusion length of minority charge carriers in Cu(In,Ga)(S,Se)2 absorber) from the analysis of solar cell spectral characteristics. This method is based on one-dimensional model of a solar cell when the change of in-depth distribution of the photogenerated carriers and, hence, the change of its photoresponse with the variation of excitation wave-length in solar cell is taking into account. The following assumptions are accepted: the reflection of charge carriers from back contact and the «drawing» fields in the quasi-neutral area of the absorber layers are negligible; window and buffer layers are transparent in the analyzed of spectrum range; the injection level of minority charge carriers is low; the recombination losses at the metallurgical p-n-junction interface of the studied photosensitive structure are dependent linearly on the photocurrent density.

PL

W pracy przedstawiono prostą metodę nieniszczącego wyznaczenia parametrów (szerokość obszaru ładunku przestrzennego i długość drogi dyfuzji mniejszościowych nośników ładunku w absorberze) dla ogniw słonecznych na bazie Cu(In,Ga)(S, Se)2 z analizy charakterystyk widmowych ogniw słonecznych. Metoda opiera się na jednowymiarowym modelu ogniwa słonecznego, kiedy zmiana rozkładu generowanych optycznie nośników jest prostopadła do powierzchni i zmiana fotoodpowiedzi ze zmianą długości fali światła wzbudzającego jest brana pod uwagę. Przyjęto poniższe założenia: odbicie nośników ładunku od tylnego kontaktu oraz zmiana pola profilu w okolicy quasi-neutralne warstw absorbera są nieistotne; warstwy czołowa i buforowa są przezroczyste w analizowanym zakresie widmowym; poziom generacji mniejszościowych nośników ładunku jest niski; straty rekombinacyjne w bazowym n-p złączu badanej struktury są uzależnione światłoczułych liniowo od gęstości fotoprądu.

Słowa kluczowe

EN

CdS; CIGSS; space-charge region width; diffusion length; photocurrent spectra; photovoltage spectra

PL

CD; CIGSS; szerokość obszaru ładunku przestrzennego; długość drogi dyfuzji; widma fotoprądu; widma ogniwa słonecznego

• Wydawca: Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Koszalińskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wydziału Elektroniki i Informatyki Politechniki Koszalińskiej
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 6
• Strony: 69--76
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Tivanov M.

• Department of Energy Physics, Faculty of Physics, Belarusian State University, Minsk, Belarus

autor

Patryn A.

• Wydział Elektroniki i Informatyki, Politechnika Koszalińska

Bibliografia

• 1. A.L. Fahrenbruch, R.H. Bube. Fundamentals of Solar Cells: Photovoltaic Solar Energy Conversion (Academic Press, New York, 1983).
• 2. R. Klenk. Characterisation and modelling of chalcopyrite solar cells Thin Solid Films 387, pp. 135-140. 2001.
• 3. M. Gloeckler, A.L. Fahrenbruch, and J.R. Sites. Numerical Modeling of CIGS and CdTe Solar Cells: Setting the Baseline Proc. World Conf. on Photovoltaic Energy Conversion 3, pp. 491-494 (Osaka, Japan, May 2003).
• 4. S.M. Sze. Physics of semiconductor devices (A Wiley-Interscience Publication, New York, 1981).
• 5. M. Tivanov, A. Patryn, N. Drozdov, A. Fedotov, A. Mazanik. Determination of solar cell parameters from its current–voltage and spectral characteristics Solar Energy Materials & Solar Cells 87, pp. 457-465. 2005.
• 6. H. Mackel, A. Cuevas. The spectral response of the open-circuit voltage: a new characterization tool for solar cells Solar Energy Materials & Solar Cells 81, pp. 225-237. 2004.
• 7. M.A. Contreras, M.J. Romero, B. To, F. Hasoon, R. Noufi, S. Ward, K. Ramanathan. Optimization of CBD CdS process in high-efficiency Cu(In,Ga)Se2-based solar cells Thin Solid Films 403-404, pp. 204-211. 2002.
• 8. R. Klenk, H.-W. Schock, W.H. Bloss. Photocurrent collection in thin film solar cells - caluculation and characterization for CuGaSe2/(Zn,Cd)S Proceedings of 12th European Photovoltaic Solar Energy Conference, pp. 1588-1591. 1994.
• 9. M.Ch. Lux-Steiner, A. Ennaoui, Ch.-H. Fischer, A. Jager-Waldau, J. Klaer, R. Klenk, R. Konenkamp, Th. Matthes, R. Scheer, S. Siebentritt, A. Weidinger, Processes for chalcopyrite-based solar cells Thin Solid Films 361–362, pp.533–539. 2000.
• 10. C.A. Durante Rincon, E. Hernandez, M.I. Alonso, M. Garriga, S.M. Wasim, C. Rincon, M. Leon. Optical transitions near the band edge in bulk CuInxGa1−xSe2 from ellipsometric measurements Materials Chemistry and Physics 70, pp. 300-304. 2001.
• 11. D.L. Lile, N.M. Davis. Semiconductor profiling using an optical probe Solid- State Electronics 18, pp. 699-704. 1975.