太阳电池暗电流的研究

太阳电池暗电流的研究作者：郎芳，王志国作者单位：英利绿色能源控股有限公司,河北保定,071051刊名：科技风英文刊名：TECHNOLOGYTREND年，卷(期)：2010，(3)被引用次数：0次参考文献(2条)1.邓长生太阳能原理与应用20102.蔡建文.李萍萍.徐传明太阳电池测试系统及其参数匹配优化研究2007相似文献(10条)1.学位论文王粒子CMOS光电探测器暗电流削减技术研究和相关电路设计2007随着半导体技术和市场的持续发展，数码相机及摄像机等器材中，CMOS主动像素传感器ActivePixelSensor(APS)正在越来越广泛的得到应用。与传统的CCD器件相比较，APS图像传感器由于其低成本，易制造(通用于一般的CMOS制造工艺)，低功耗，集成度高(可在同一芯片中实现A/D转换，信号处理，自动增益控制，精密放大和存储功能)等明显的优势而越来越有取而代之的趋势。但是现在所报道的CMOS图像传感器的暗电流与CCD图像传感器相比仍高出一个数量级。暗电流会降低光电二极管的电容大小，从而降低器件对光线的灵敏度和信号动态范围；暗电流会随着位置和时间变化，从而使输出信号产生随空间和时间的波动。随空间波动的暗电流是固定模式噪声的组成部分，而随时间波动的暗电流则是随机噪声的一个来源；暗电流还会增加器件的功耗。本论文针对CMOS图像传感器的信号处理流程，分别在像素内部的电路结构，外围电路，及制造工艺等方面进行了优化以降低图像传感器的暗电流，并根据优化结果进行了流片，取得了实验数据。在感光二极管电路结构方面，引入并优化了CSD结构减少了STI复合中心引入的暗电流，引入并优化PIN结构减少了硅晶体表面复合中心引入的暗电流，优化了有源区的形状减少了由应力产生的暗电流；在像素内的晶体管上，加大了T1和T2的宽长比(W/L)，降低了及晶体管的阈值电压，从而降低了一部分暗电流；在像素制造工艺上，通过调整PDW，PC，PIN，CSD等数道离子注入的掺杂浓度和深度，使PN结产生的暗电流降到了最低；通过对连接通孔的蚀刻工艺的优化，降低了蚀刻的深度，减少了由蚀刻造成的晶格缺陷所带来的暗电流；同时，采用了对像素区域进行SAB遮盖的方法，避免了硅化物工艺带来的重金属污染，从而降低了暗电流。2.学位论文岳婷婷Si基HgCdTe光伏探测器的电学特性研究2008随着红外系统应用对探测器需求的不断提高，Si基HgCdTe焦平面技术以其尺寸限制小、成本低等优势成为第三代焦平面发展的主要技术之一。由于Si与HgCdTe之间存在很大的晶格失配和热失配，因此与常规衬底的HgCdTe器件不同，Si基HgCdTe芯片是高应力芯片。因而研究si基HgCdTe光伏探测器的电学特性，认识Si基HgCdTe材料内部的应力问题，对于Si基器件的研究来说非常重要。本文就Si基HgCdTe探测器的暗电流特性、可靠性，Si基材料的电学性能，Si基器件低温形变等几个问题进行了研究，具体内容如下：1.比较了Si衬底和GaAs衬底的中波HgCdTe光伏探测器的电学性能。Si基HgCdTe探测器的光敏元性能与常规衬底GaAs上外延的HgCdTe制备的器件相当，但相对GaAs衬底制备的器件来说，Si基器件光敏元均匀性较差。2.对硅基HgCdTe中波器件进行了变温电流电压特性的测试和分析，分析了决定器件暗电流的主要暗电流机制。研究表明：在我们器件工作的温度点80K，零偏压附近主要的电流机制是间接隧道电流，产生复合电流和表面漏电流。要提高器件的水平，必须降低间接隧道电流、产生复合电流和表面漏电流对暗电流的贡献。3.考察了高低温冲击对Si基器件及焦平面性能的影响。研究发现，高低温冲击对线列焦平面性能和探测器的I-V特性影响不大，而Si基320×240焦平面器件的均匀性在高低温冲击下受到内部应力影响有变化。经过高低温冲击后，Si基HgCdTe面阵器件不同位置的光敏元p-n结I-V特性变化有差异。边缘区域相对中间区域，光敏元p-n结性能变化较大。4.对Si基HgCdTe材料的电学性能进行了均匀性和高低温冲击前后的变化两方面的研究。Hall测量表明，Si基HgCdTe材料经过高低温冲击后霍尔迁移率有所降低。另外，运用LBIC手段检测了材料内建电场分布，结果表明材料局部区域有缺陷，存在内建电场。材料本身的均匀性和缺陷将影响探测器列阵的均匀性。5.针对Si基HgCdTe层中的剩余应力，提出器件背平衡结构，通过近似计算设计了可降低HgCdTe薄膜层应力的结构，并测试了此结构下Si基焦平面器件的性能。结果发现，运用背平衡结构，可在一定程度上提高器件的响应率等性能，但同时铟柱上受力增大。6.当Si基HgCdTe焦平面规模增大时，由于焦平面各层材料之间的热膨胀系数不同，将造成读出电路复合结构与Si衬底HgCdTe芯片低温下形变不匹配，使得Si基焦平面器件的可靠性降低。通过实验分析予以验证，并且提出采用换引线基板材料，增加引线基板厚度及硅脂厚度等措施，来改善形变不匹配的情况。关键词：Si基，HgCdTe，暗电流，热失配，焦平面3.期刊论文孙涛.陈文桥.梁晋穗.陈兴国.胡晓宁.李言谨不同钝化结构的HgCdTe光伏探测器暗电流机制-半导体学报2005,26(1)在同一HgCdTe晶片上制备了单层ZnS钝化和双层(CdTe+ZnS)钝化的两种光伏探测器,对器件的性能进行了测试,发现双层钝化的器件具有较好的性能.通过理论计算,分析了器件的暗电流机制,发现单层钝化具有较高的表面隧道电流.通过高分辨X射线衍射中的倒易点阵技术研究了单双层钝化对HgCdTe外延层晶格完整性的影响,发现单层ZnS钝化的HgCdTe外延层产生了大量缺陷,而这些缺陷正是单层钝化器件具有较高表面隧道电流的原因.4.学位论文白云GaN基紫外探测器辐照效应的研究2007GaN基材料，由于具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、高的电子饱和漂移速度和大的临界击穿电压等特点，不仅成为短波长光电子材料，也成为研制高频大功率、耐高温、抗辐照半导体微电子器件和电路的理想材料，在通信、汽车、航空、航天、石油开采以及国防等方面有着广泛的应用。当GaN器件，应用于空间环境时，器件就要在恶劣的辐射环境下工作，因此研究GaN基材料和器件的辐照效应具有重要的意义。本文从分别从辐照效应的位移效应和电离效应出发，研究了GaN基材料和器件的辐照失效机理。首先利用拉曼散射光谱和光致发光谱等光学手段表征了不同粒子不同注量的辐照对材料的影响。实验表明，5×1014、2×1015和1×1016n/cm2注量的质子辐照引起了材料拉曼散射的频移，根据A1(LO)模式的拉曼谱型的拟合，得到了质子辐照引起载流子浓度降低的结果。同时，质子辐照还引起了光致发光谱强度的减弱和主发光峰向短波方向稍有偏移，以及一些新的弱的发光峰的出现。5×1015、5×1016、5×1017和5×1018n/cm2注量的电子辐照实验表明，虽然电子的辐照效应比起质子来要弱一些，但也引起了光致发光谱强度的减弱和主发光峰的蓝移。当电子注量很高时，光致发光谱会有新的很弱的发光峰的出现。分析认为是由辐照引起的缺陷造成的。制备了不同钝化层SiN和SiO2与GaN的MIS结构，并对两种MIS器结构进行了5×1013、5×1014和5×1015n/cm2注量的电子辐照，通过测量辐照前后的C-V曲线，表征了辐照对钝化层与GaN界面之间的电学特性的影响。实验表明，电子辐照在SiN和SiO2都引入了固定正电荷及新的界面态，界面态密度随着辐照注量的增加而增加。相同条件的电子辐照对SiO2的MIS结构的电学性质的影响比对SiN的稍大。制备了不同钝化工艺的GaN基p-i-n结构的可见盲正照射紫外探测器，并用注量为5×1014、5×1015和5×1016n/cm2的电子和5×1014和2×1015n/cm2的质子对器件分别进行辐照，通过测量辐照前后器件的I-V曲线和光谱响应曲线，来表征了辐照效应对器件性能的影响。实验结果表明，质子辐照和电子辐照都引起了器件暗电流的增加，但电子辐照使器件的响应率变化不大，质子却使器件的响应率发生明显衰减，并使峰值向短波方向稍有移动。利用前两章得到的结果对器件的辐照失效机理进行了分析。对AlGaN紫外探测器的辐照效应进行了探索。对不同钝化工艺的AlGaNpin紫外探测器进行了电子辐照实验。结果表明，辐照引起暗电流的增大，并引起没有钝化层的器件的光谱响应形状的改变，并做了分析。实验验证了SiO2钝化层对器件抗辐照加固的作用。用不同剂量的γ射线辐照了AlGaN肖特基紫外探测器件，并测量了器件辐照前后的I-V特性，C-f曲线和响应光谱曲线。实验发现γ辐照没有对器件的暗电流产生明显影响，但大剂量的辐照有使肖特基势垒高度降低的趋势。同时，γ辐照使器件电容的频率特性增强，并造成了器件的峰值响应率的降低，造成这些现象的原因也可能是γ辐照在AlGaN材料中诱生了新的缺陷能级造成的。关键词：GaN基材料，紫外探测器，pin，电子辐照，质子辐照，γ辐照5.期刊论文孙柏蔚.胡晓宁.SUNBai-wei.HUXiao-ning回熔过程对HgCdTe长波红外光伏探测器的Ⅰ-Ⅴ性能的影响-量子电子学报2007,24(2)对三种不同工艺的HgCdTe长波器件(标准工艺、回熔处理、离子注入后退火)的Ⅰ-Ⅴ性能分别进行测试,并通过理论计算与实验数据拟合提取上述器件参数,分析暗电流机制及导致暗电流变化的原因.文章中使用的暗电流机制的模型由扩散电流、产生-复合电流、缺陷辅助隧道电流和直接隧道电流组成.从拟合得到的器件参数中可以发现回熔过程中产生了大量的缺陷,导致缺陷辅助隧道电流、产生复合电流显著增加,器件反偏电阻减小,Ⅰ-Ⅴ性能变差.与离子注入后退火器件的性能变化相比,推测导致器件回熔后性能下降的原因是ZnS钝化层受热不稳定.6.学位论文王卿璞GaAs/AlGaAs多量子阱红外探测器的研究1998GaAs/AlGaAs多量子阱红外深测器具有热稳定性好,响应速度快,探测率高,而且易于制成红外焦平面阵列等优点.研究利用MOCVD技术,制备出GaAs/AlGaAs多量子阱红外探测器材料,并且经过机械研磨、光刻、腐蚀、镀膜、引线等工艺,制成红外探测器,并对材料特性和器件特性进行了比较系统的研究.1.研究人员利用MOCVD方法在半绝缘衬底上制备出GaAs/AlGaAs多量子阱结构材料.首先在半绝缘衬底上生长掺杂浓度为4X10'18cm'-3-GaAs的层,然后接着生长50个周期的GaAs/AlGaAs多量子阱结构,其中GaAs层厚度为40°A,AlGaAs多量子阱结构其中GaAs层厚度为40°A,AlGaAs层厚度为300°A,生长时衬底温度为650℃,GaAs层生长速度为4°A/S,AlGaAs层生长速率为10°A/S.另外,为防止阱中掺杂向势垒中扩散,只在阱中心进行掺杂,以保证生长多量子阱材料的高质量.2.对MOCVD生长的GaAs/AlGaAs多量子阱结构材料进行光致发光特性的测量,结果观察到五个发光峰,并分别计算了五个发光峰的位置,理论计算与实验结果符合较好.3.对制备出的红外探测器进行了暗电流的测试结果表明:探测器的暗电流很低,它主要是由热激发共振隧穿,热辅助隧穿形成的,探测器的高电阻容易引人干扰信号,影响探测器光电信号的测试,而且随着测试温度的降低,红外探测器的电阻增大,暗电流降低3-5个数量级,分析讨论了不同温度,不同偏压下暗电流形成的主要原因.4.为了降低红外探测器的电阻,尽量减少干扰信号,提高电子的迁移率,研究人员采用了氢离子扩散注入的改进措施,测得了改进后的光致发光谱,发现位于1.193eV处的峰的强度大大增加.经过分析,由此得出如下结论:a.通过改进措施,使氢离子中和了深度级杂质,减弱了杂质缺陷对电子的散射作用,提高了材料中电子的迁移率,从而降低了器件的电阻.达到了研究人员预想的结果;b从改进后的光致发光谱强度来看,不同的处理条件氢离子注入样品的情况不同,只有在某种条件下,氢离子才能扩散注入样品中.7.学位论文邹芳深亚微米CMOS图像传