半导体太阳能电池受辐照后的少子寿命

半导体太阳能电池受辐照后的少子寿命06300190086周敏物理学系指导老师：陆昉望道中期报告•研究目的意义•实验原理•初步的实验结果•下一步的研究计划望道中期报告方波脉冲测量望道中期报告存储时间，下降时间ln(1)fsrItIstft可用公式取近似()0sQt正弦信号测量望道中期报告00.3,0sin0.30,,(1)2prppfiEif在满足条件下可由公式得出少数载流子寿命。.测量GaAs时,还要除去电容性导电的影响望道中期报告实验电路图方波脉冲可变参量:•串联电阻•正向偏压•反向偏压正弦波可变参量•串联电阻•信号幅值•信号频率我们先测量普通Si二极管的少数载流子寿命然后测GaAs太阳能电池pn结实验电路图0,,(1)2prppfiEifln(1)fsrItISi(方波脉冲)—改变正反向电压结果望道中期报告实验误差的来源有公式的拟合。取/ln(1)fsrItI反向V(r)正向V(f)5830.45948.14.6838.24.6931.64.2837.74.2942.93.8856.43.8957.83.4859.53.4967.43879.339812.6881.62.6986.12.2895.52.21004.41.8909.51.81026.71.49261.41011.11948.11833.4()0sQtT望道中期报告结果分析：改变电阻对结果影响不大。所采用的拟合公式本来就不是精确解，从电荷控制方程出发对边界条件的选取都是近似，文献指出从连续性方程出发可得精确解，但含不易测量参数。取对每一组正反向电压曲线求解，误差大。线形拟合，正反向电压线形拟合结果有差别，正向拟合线形好。所有的方波脉冲实验表明，此Si样品的少数载流子寿命能确定在900~1000ns()ln(1)ln()fssrrItQtII()0sQt()0sQt57.79E-07108.55E-074.57.75E-07158.55E-0747.62E-07209.09E-073.57.44E-07258.98E-0737.17E-07308.91E-072.56.93E-07358.55E-0725.89E-07408.55E-071.53.22E-07458.31E-071-3.54E-07508.34E-07/fkHzpESi(正弦信号)—改变幅值和频率望道中期报告考虑电源内阻，串联电阻影响可忽略满足条件（前五组）增大幅值，结果接近方波脉冲。频率影响不大，可用该法测GaAs二极管。pE,,00.3,0/0.3prpfIIGaAs(方波脉冲)：没有反向存储时间，不能测量！望道中期报告stGaAs(正弦波)—改变频率、电阻望道中期报告电容影响效应很大GaAs-正弦信号测量结果望道中期报告REpf(kHz)wtIr/If20581.31E-060.06560.0841140581.45E-060.07280.0933360581.80E-060.09070.1162860581.80E-060.09070.1162860481.49E-060.07480.1031860551.73E-060.054420.0697760561.43E-060.053790.0689760571.44E-060.063490.081460581.62E-060.081630.1046560591.60E-060.09070.11628605101.88E-060.117910.15116605111.86E-060.128470.16471所有的数据都满足条件由于电容效应很大导致读取数据的困难，会引进很大误差。实验选取幅值最大，电阻和频率可调节到最佳状态进行测量。因此，估计该GaAs样品的少子寿命1.5~2us00.30,,(1)2prppfiEif下一步研究计划•用正弦信号测量受不同辐照的GaAs太阳能电池样品的少数载流子寿命，分析辐照对其寿命的影响以为进一步研究其与太阳能电池效率关系•参阅文献就正弦信号测量二极管少数载流子寿命的原理可从理论上分析试验结果及误差，改进测量结果望道中期报告参考文献①刘恩科，朱秉升，罗晋生等，半导体物理学（第6版），北京：电子工业出版社，2003.8②刘树林，张华曹，柴常春，半导体器件物理，北京：电子工业出版社，2005.2③RAYMONDH.DEAN,CHARLESJ.NUESE,”ARefinedStep-RecoveryTechniqueforMeasuringMinorityCarrierLifetimesandRelatedParametersinAsymmetricp-nJunctionDiodes”.IEEE,NO.3,1971④E.M.Pell,”RecombinationRateinGermaniumbyObservationofPulsedReverseCharacteristic”PhysicsRevies,Vol90,Num2.1953.4⑤崔国庆等，阶越反向恢复法测量PIN二极管少子寿命，电子器件，2004.12⑥崔国庆，王建华，黄庆安，秦明，PIN二极管少子寿命测试方法，电子器件，2004.6⑦王渭源，用阶越恢复法测定砷化镓结型（p-n和m-s结）两极管的载流子寿命，物理学报，1979.5⑧HarmonicGeneration,Rectification,andLifetimeEvaluationwiththeStepRecoveryDiode.StewartM.Krakauert,member,IRE望道中期报告望道中期报告•正向偏压下的pn结望道中期报告正向注入非平衡载流子正向偏压时pn结势垒变化望道中期报告•反向偏压下的pn结pn结的反向抽取作用方波脉冲测量望道中期报告存储时间，下降时间stft可用公式取近似()0sQt由电荷控制方程出发：()dQQitdtln(1)ln()fssrItI正弦信号测量00.3,0sin0.30,,(1)2prppfiEif测量GaAs时,还要除去电容性导电的影响Si（方波脉冲）—改变串联电阻望道中期报告考虑到电源内阻的影响，实验中将串联电阻固定为R=300并消除了过充电流影响。Si(方波脉冲)—改变正向电压望道中期报告V(f)V(r)Ts/ln(1+If/Ir)If/Ir51948.12.344.61931.62.184.21942.91.943.81957.81.713.41967.41.5031981.01.272.61986.11.062.211004.40.831.811026.70.591.411011.10.3811833.40.16/ln(1)fsrItISi(方波脉冲)—改变反向电压望道中期报告V(f)V(r)Ts/ln(1+If/Ir)If/Ir55830.40.7154.6838.20.7754.2837.70.8353.8856.40.9053.4859.50.9953879.31.0952.6881.61.252.2895.51.351.8909.51.651.4926.01.951948.12.3/ln(1)fsrItI406057.79E-070.2260.2540604.57.75E-070.2260.26406047.62E-070.2260.2740603.57.44E-070.2260.28406037.17E-070.2260.2940602.56.93E-070.2260.33406025.89E-070.2260.3640601.53.22E-070.2260.3740601-3.54E-070.2260.49/fkHz/RpE,,/prpfIISi(正弦信号)—串联电阻和改变幅值望道中期报告考虑电源内阻，串联电阻影响可忽略满足条件（前五组）增大幅值，结果接近方波脉冲pE,,00.3,0/0.3prpfIISi(正弦波)—改变频率望道中期报告f/kHzVfVrtwtIf/Ir5103.843750.258.55E-070.053730.065045153.843750.3758.55E-070.080590.097565203.843750.531259.09E-070.114170.138215253.843750.656258.98E-070.141030.170735303.843750.781258.91E-070.167890.203255353.843750.8758.55E-070.188040.227645403.8437518.55E-070.214910.260165453.843751.093758.31E-070.235050.284555503.843751.218758.34E-070.261920.31707小结：正弦波测量结果与方波脉冲比较相对偏小，对公式的来源及其准确程度还有待进一步推导。该测量结果只能给出近似。0,,(1)2prppfiEif00.3