Standard-Dotierungskonzentrationen für Si- und GaAs-Solarzellen (sowie andere Standardwerte)

Ich mache ein MATLAB-Projekt, bei dem ich den Strom einer Silizium- und GaAs-Solarzelle unter Air Mass 0- und Air Mass 1-Bedingungen darstellen muss. Ich habe Daten zur Sonneneinstrahlung verwendet, um ihre Photostromdichte zu berechnen ( ICH L / A ) und versuche jetzt, ihre IV-Kurven mit diesen beiden Formeln zu zeichnen:

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Und

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Ich habe derzeit ICH L / A . Aber ich muss Standardwerte für A finden, N C , N v , N C , N D , D N , D P , τ N , Und τ P für GaAs- und Si-Fotodioden.

Ich habe nach solchen Spezifikationen gegoogelt und es scheint, dass niemand ein einfaches Beispiel für Standardwerte für diese Fotodioden hat, also frage ich mich, ob mir hier jemand einige Standardwerte geben oder mich auf eine Website verweisen könnte, die sie hat.

Antworten (3)

Hinweis: Die ursprünglich gepostete Frage bezog sich auf eine Fotodiode, nicht auf eine Solarzelle.

Wenn Sie das Gerät nicht selbst entwerfen, müssen Sie all diese Werte nicht kennen. Die meisten Fotodioden, die Sie kaufen, haben einfach eine Dunkelstromspezifikation. Wenn Sie wissen müssen, wie sich dies bei Sperrspannung ändert, können Sie I s aus dem Dunkelstrom und den Messbedingungen ( V und T ) berechnen .

Zum Beispiel spezifiziert Fairchild QSD2030 einen Dunkelstrom von 10 nA mit 10 V Sperrspannung bei 25 C. Da die spezifizierte Sperrspannung so hoch ist, wissen wir, dass dieser Dunkelstrom im Wesentlichen gleich I s ist, also wissen wir, dass I s ~ = 10 ist n / A.

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Okay, Sie möchten diese Werte also wirklich als akademische Übung erhalten.

A ist nur die Fläche des Geräts. Es kann alles sein, wofür Sie es entwerfen.

D n , D p sind die Diffusionskoeffizienten. Sie können sie aus Ihrem Lehrbuch oder vom Ioffe Institute bekommen

τ n und τ p sind die Trägerlebensdauern. Sie finden diese Werte auch auf der Website des Ioffe-Instituts.

N d und Na sind die Dotierungskonzentrationen von Donor und Akzeptor . Diese können Sie nach Belieben gestalten. Zahlen zwischen 10 15 und 10 20 sind zumindest weich bis vernünftig.

Das Produkt N c N v ist gleich n i 2 , dem Quadrat der intrinsischen Ladungsträgerkonzentration. Sie können diesen Wert auch vom Ioffe Institute auf einer anderen Seite erhalten .

Mir ist klar, dass ich diese normalerweise nicht kennen müsste, aber für die Zwecke dieses Projekts werde ich gebeten, Standardwerte dafür zu finden und sie zu verwenden, um diese Kurven zu erstellen. Vertrauen Sie mir, ich würde mich nicht so sehr bemühen, diese zu finden, wenn ich nicht müsste.
Danke für die Bearbeitung! Das ist super nützlich. Ein paar Fragen, zuerst sind Nd und Na nur Dopingkonzentrationen. Wenn sie gleich sind, gibt es ein Problem oder ist es in Ordnung, wenn beide, sagen wir, 10^16 sind? und sollten Si und GaAs nicht unterschiedliche Dotierungsniveaus haben, oder arbeiten sie mit ungefähr den gleichen Dotierungsniveaus? Zweitens, gibt es einen Grund, warum ich das Diagramm ganz unten nicht für tau_n und tau_p verwenden sollte? Sie sagten, ich kann sie aus einer Beziehung mit Mobilität bekommen, aber sie scheinen auch (mit Diffusionslänge) ganz unten auf der Seite aufgelistet zu sein.
Typische Geräte in GaAs verwenden möglicherweise unterschiedliche Dotierungsniveaus --- Ich bin kein Gerätedesigner, daher kenne ich die Werte nicht auf Anhieb oder wo ich nach ihnen suchen soll (vielleicht in einigen Papieren, die neue Gerätedesigns beschreiben?). für die τ-Werte gibt es zwei verschiedene τ's. Die eine bezieht sich auf die Rekombination (die in den Diagrammen, die Sie gefunden haben) und die andere auf die Streuung (die mit der Mobilität verbunden ist). Um ehrlich zu sein, bin ich mir nicht sicher, welche Sie in Ihrer Formel verwenden möchten.
Wikipedia sagt, Sie wollen die Trägerlebensdauer, nicht die Streuzeit, also ja, verwenden Sie die Diagramme bei Ioffe, nicht den Mobilitätswert.

Um die Antwort von The Photons zu ergänzen. Der primäre Parameter, um den Solarzellendesigner (Prozessmitarbeiter) besorgt sind, ist die Trägerlebensdauer. Dies ist insofern verständlich, als Sie, um eine hohe interne QE zu erhalten, Ihre Verarmungsregionen so groß (tief) wie möglich haben möchten, was bedeutet, dass die Dotierung sehr leicht sein muss. Das bedeutet, dass die Dopingkonzentration nicht so flexibel ist, wie Sie vielleicht denken. Die Lebensdauer wird von den Verunreinigungsgraden dominiert. Ich erinnere mich, dass Zeiten von 1 ms erhalten wurden, aber überprüfen Sie dies. Ich werde feststellen, dass Sie keine Gleichungen für die Übergangstiefe und diese QE haben, sodass Ihr Modell unvollständig ist.

Würden Sie mir einige Standardwerte (falls Sie sie kennen) für Doping vorschlagen, damit ich die entsprechenden Trägerlebenszeiten nachschlagen kann?

Für Dünnschicht-Si sind Standardwerte für die Basis (Na) ~5e16 (Einheiten sind „pro Kubikzentimeter“ ausgedrückt /cm3 oder cm-3) und für den Emitter Nd ~1e19 cm-3.

PS: Es gibt ein Softwareprogramm namens PC1D, das für solche Probleme entwickelt wurde. Für eine eindimensionale Simulation ist es sehr leistungsfähig.

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