Siliciumskiver og siliciumsolceller er typiske repræsentanter for henholdsvis halvledermaterialer og halvlederenheder. Halvlederkarakteristiske parametre måler og karakteriserer ydeevnen af materialer og deres enheder. På grund af det faktum, at ladningsbærere er de funktionelle bærere af halvledermaterialer og -anordninger, genererer deres bevægelse strømme og elektriske felter. Samtidig har ladningsbærere egenskaber som luminescens og termisk stråling. Derfor er ladningsbærerparametre grundlaget for at karakterisere ladningsbærernes transportegenskaber i halvledermaterialer og -enheder og er en vigtig bestanddel af de karakteristiske parametre for siliciumwafers og siliciumsolceller. Når siliciumwafers behandles og fremstilles til at danne siliciumsolceller, fører forskellen i pn-junction og Fermi-niveau til bærerseparation og spændingsdannelse, hvilket igen afspejler og påvirker solcellernes volt ampere karakteristika gennem elektriske ydeevneparametre såsom mætningsstrøm, fyldfaktor og fotoelektrisk konverteringseffektivitet. Baseret på ovenstående analyse inkluderer de vigtigste karakteristiske parametre for siliciumwafers bærerparametre.
Bærere er opdelt i majoritetsbærere og minoritetsbærere, inklusive elektroner og huller. Spredningen og driften af ladningsbærere danner grundlaget for strømtransmission i halvlederenheder. Bærertransportparametre er grundlæggende parametre, der beskriver bevægelse og koncentration af bærere, hovedsageligt inklusive bærerens levetid, diffusionskoefficient og for- og bagoverfladerekombinationshastigheder. Disse parametre afspejler direkte de fysiske og elektriske egenskaber af halvledermaterialer, hvilket påvirker bærerkoncentration og mobilitet; Dopingkoncentration er en anden vigtig parameter, der bestemmer bærerkoncentrationen, som påvirker parametre som materialeresistivitet og bærerens levetid og bestemmer enhedens ydeevne.
Carrier koncentration
De fleste halvlederenheder er minoritetsbærere, såsom siliciumsolceller. Carrier-parametrene nævnt senere i denne artikel er alle minoritetscarrier-parametre. I tilstanden af termisk ligevægt har halvledere lige store koncentrationer af huller og elektroner og er i en stabil tilstand; Når de udsættes for ydre stimuli (såsom lys, elektricitet, varme osv.), er halvledere i en ikke-ligevægtstilstand, med en stigning i både elektroner og huller, og danner overskydende ladningsbærere. Levetiden for ladningsbærere refererer til den gennemsnitlige varighed af eksistensen af overskydende ladningsbærere, og koncentrationen af ladningsbærere følger en eksponentiel henfaldslov.
Transportør levetid
Bærerlevetiden kan opdeles i radiativ rekombinationslevetid, Auger rekombinationslevetid og Shockley Read Hall (SRH) rekombinationslevetid baseret på typen af bærerekombination. Bærerelevetid er en vigtig parameter, der afspejler defektkoncentrationen af materialer og enheder, såvel som en vigtig indikator til måling af enhedskoblingshastighed, strømforstærkning, spænding og andre karakteristika. Det spiller også en vigtig rolle i den elektro-optiske og fotokonverteringseffektivitet af optoelektroniske enheder såsom halvlederlasere, fotodetektorer og solceller.
Overfladerekombinationshastighed
Bærere kombinerer både indeni og på overfladen af materialet. Overfladerekombinationshastighed(er) er en fysisk størrelse, der beskriver den hastighed, hvormed ladningsbærere rekombinerer på en overflade. Jo længere levetid for overfladekomposit, jo lavere er overfladekomposithastighed, og omvendt, jo højere er overfladekomposithastighed. Overfladeruhed, hængende overfladebindinger og andre overfladefysiske egenskaber og tilstande er nøglefaktorer, der påvirker overfladens rekombinationshastighed. Overfladerekombinationshastigheden er en vigtig præstationsparameter, der karakteriserer overfladekvaliteten af materialer.
Effektiv levetid
Den effektive bærerlevetid er en parameter, der kombinerer bulk-levetid og overfladerekombinationslevetid, og er en karakterisering af den samlede bærerlevetid for en specifik prøve. På nuværende tidspunkt registrerer de fleste detektionsteknologier bærerens levetid som den effektive bærerlevetid, som ikke kan adskille bulk-levetiden og overfladerekombinationshastigheden. Derfor er det vanskeligt at analysere virkningerne af overfladebehandlingsprocesser, bulkfejl og doping på ydeevnen af siliciumwafers og solceller én efter én.
Diffusionskoefficient
Diffusionskoefficienten (D) er en fysisk størrelse, der karakteriserer den hastighed, hvormed ladningsbærere passerer gennem en grænseflade pr. tids- og arealenhed. Diffusionskoefficienten og bærerens levetid bestemmer i fællesskab bærerens diffusionslængde, som er en typisk parameter til evaluering af materialeegenskaber. Jo længere bærerens diffusionslængde er, jo bedre materialekvalitet; For solceller gælder det, at jo længere bærerdiffusionslængden er, jo bedre er bærerens adskillelse og opsamlingseffektivitet, og jo højere er den fotoelektriske konverteringseffektivitet.
Doping
Doping: Et nøgletrin i halvlederfremstilling
Doping er et nødvendigt trin i dannelsen af funktionelle halvledere, og dopingkoncentration har en væsentlig indflydelse på resistivitet og bærertransportparametre. Intrinsiske halvledere, altså udopede halvledere, har meget høj elektrisk resistivitet ved stuetemperatur. Efterhånden som dopingkoncentrationen stiger, falder den elektriske resistivitet, og bærerens levetid og diffusionslængde falder gradvist.
