Исследование электрофизических свойств солнечных элементов методом импеданс-спектроскопии с применением специально сконструированной низкотемпературной микрокриогенной измерительной ячейки
DOI:
https://doi.org/10.26577/RCPh.2021.v76.i1.08Ключевые слова:
фотовольтаика, полупроводники, солнечные элементы, импеданс-спектроскопия, низкотемпературные измерения, кривые НайквистаАннотация
В работе приведены исследования двух типов солнечных элементов: кремниевого гетеропереходного и перовскитного. Исследования были проведены методом импеданс спектроскопии в частотном диапазоне от 100 Гц до 5 МГц при достаточно обширном температурном диапазоне от 128 до 299 К. Измерения при данном диапазоне температур проводились с применением специально разработанной микрокриогенной ячейки. Принципиальное устройство микрокриогенной ячейки также подробно описано в рассматриваемой работе. Ячейка способна работать в диапазоне от 16 К до комнатной температуры, оснащена тремя контактами, что обеспечивает возможность исследовать электрофизические свойства, как плоских, так и объёмных образцов. В ходе проведённых исследований были получены данные по темновым активным и реактивным сопротивлениям, а также кривые Найквиста при вышеуказанных различных температурах. Полученные результаты демонстрируют наглядное влияние факторов внешней среды, таких как температура окружающей образцы среды, на измерения электрофизических характеристик солнечных элементов, исследования которых актуальны на сегодняшний день. Таким образом, изучены электрофизические свойства перспективных в возобновляемой энергетике образцов, с применением специализированного метода исследования полупроводниковых устройств (импеданс-спектроскопия) и измерительного устройства собственной сборки и конструкции, позволяющего дополнять исследования варьированием и созданием низких температур, окружающей образцы среды.
Ключевые слова: фотовольтаика, полупроводники, солнечные элементы, импеданс-спектроскопия, низкотемпературные измерения, кривые Найквиста
Библиографические ссылки
2 R.M. Fleming, C.H. Seager, D.V. Lang, and J.M. Campbell, Journal of Applied Physics 118, 015703 (2015).
3 A.I. Kondrik, G.P. Kovtun, Fizichecskie osnovi metoda nestacionarnoi spectroscopii glubokih urovnei, (Khar'kov:NNTS KHFTI, 1997), 34 p. (in Russ).
4 L.S. Berman, A.A. Lebedev, Yemkostnaya spektroskopiya glubokikh tsentrov v poluprovodnikakh, (L.: Nauka, 1981), 176 p. (in Russ).
5 D.V. Lang, J. Appl. Phys. 45, 3023-3032 (1974).
6 K.P. Aimaganbetov, K.S. Zholdybayev, S.R. Zhantuarov, B.S. Rakhimbayev, and N.S. Tokmoldin, Rec. Contr. Phys. 60, 148-156 (2018). (in Russ).
7 J. Ekin, Experimental techniques for low-temperature measurements: cryostat design, material properties and superconductor critical-current testing, (Oxford U. Press, New York, 2006), 673 p.
8 T.M Flynn, Cryogenic Fluids” in Cryogenic Engineering, (Marcel Dekker Inc., New York, 1997.), p. 158-180.
9 V. Parma, CERN Yellow Report CERN-2014-005, 353-399 (2014).
10 A. Das et al., Excerpt from the Proceedings of the 2015 COMSOL Conference in Pune (Pune, 2015), 5p.
11 J. Moliá, A. Ibarra, J. Marüineda, J.M. Zamarro and A. Hernández, Dielectric properties measurenient systeni at cryogenic temperatures and microwave frequencies, (Ciemat 735, Madrid, 1994), 23 p.
12 M. Singh, R. Chaujar, and R.K. Rakshit, Current Science, 115, 1085-1090, (2018).
13 P. Novak, J. Pechousek, O. Malina, J. Navarik, and L. Machala, AIP Conference Proceedings 1622, 67-71, (2014).
14 H.V. Thakkar, Journal of Sci-Tech Research 1, 30-32 (2010).
15 Y. Singh, International Journal of Modern Physics, Conference Series, World Scientific Publishing Company 22, 741-744 (2013).
16 G. Luongo, F. Giubileo, L. Genovese, L. Iemmo., N. Martucciello and A.di Bartolomeo , Nanomaterials 7, 158 (2017).
17 S. Alialy H. Tecimer, H.Uslu and S. Altindal, Nanomed. Nanotechnol., 4, 3 (2013).
18 S. Daliento and L.Lancellotti, Sol. Energy 84, 44–50 (2010).
19 S. Bellone, G.D. Licciardo, S. Daliento and L. Mele, IEEE Electron Devices Lett. 26, 501–503 (2005).
20 S. Daliento, O. Tari and L. Lancellotti, IEEE Trans. Electron Devices 58, 3643–3646 (2010).
21 M. Ershov, H.C. Liu, L. Li, M. Buchanan, Z.R. Wasilewski and A.K. Jonscher, IEEE Trans. Electron Devices 45, 2196–2206 (1998).
22 J. Bisquert, L. Bertoluzzi, I. Mora-Serao and G.Garcia-Belmonte, J. Phys. Chem. 118, 18983–18991, (2014).
23 P. Yadav, K. Pandey, V. Bhatt, M. Kumar and J. Kim Renew. Sustain. Energy Rev. 76, 1562–1578, (2017).
24 A.F. , E. Fornies, N. Lopez and B.J. Garcia, J. Phys. 647, 012069 (2015).
25 R Anil-Kumar, M.S. Suresh and J. Nagaraju, IEEE Trans. Electron Devices 48, 2177 (2001).
