prezentacija dr teze m zdravkovic

UTICAJ RADIJACIONIH OŠTEĆENJA UTICAJ RADIJACIONIH OŠTEĆENJA I POVIŠENJA TEMPERATURE I POVIŠENJA TEMPERATURE

NA NIVO ŠUMA KOD SOLARNE ĆELIJE NA NIVO ŠUMA KOD SOLARNE ĆELIJE

- - Doktorska disertacijaDoktorska disertacija - -

E L E K T R O T E H N I Č K I F A K U L T E T U N I V E R Z I T E T A U B E O G R A D U

Beograd, 2012Beograd, 2012

KandidatKandidat

MiloMiloš Zdravković, mast. inž. elektr. i rač.š Zdravković, mast. inž. elektr. i rač.

MentorMentor

dr Predrag Osmokrović, red. prof. dr Predrag Osmokrović, red. prof.

PREDMET I CILJ RADAPREDMET I CILJ RADA U ovom radu ispitivan je negativan uticaj šuma na funkcionisanje detektora, koji U ovom radu ispitivan je negativan uticaj šuma na funkcionisanje detektora, koji

ogleda se u promeni rezolucije detektora i podizanju praga detekcije, što predstavlja ogleda se u promeni rezolucije detektora i podizanju praga detekcije, što predstavlja glavni ograničavajući faktor za rad detektora. glavni ograničavajući faktor za rad detektora.

Bez obzira na kvalitet detektora, šum je prisutan u svim detektorima i zavisi od Bez obzira na kvalitet detektora, šum je prisutan u svim detektorima i zavisi od fundamentalnih fizičkih procesa tokom proizvodnje i tokom rada uređaja.fundamentalnih fizičkih procesa tokom proizvodnje i tokom rada uređaja.

U poluprovodnicima je posebno značajan niskofrekventni električni šum kao što su U poluprovodnicima je posebno značajan niskofrekventni električni šum kao što su 1/f šum i 1/f šum i praskavi šum. praskavi šum.

Obe vrste šuma se manifestuju kao slučajna fluktuacija struje ili napona na izlazu Obe vrste šuma se manifestuju kao slučajna fluktuacija struje ili napona na izlazu koje dovode do snižavanja efikasnosti uređaja. koje dovode do snižavanja efikasnosti uređaja.

Mnogi eksperimentalni rezultati ukazuju na to da poreklo 1/f šuma i praskavog šuma Mnogi eksperimentalni rezultati ukazuju na to da poreklo 1/f šuma i praskavog šuma mogu da budu fluktuacije broja slobodnih nosilaca naelektrisanja povezane samogu da budu fluktuacije broja slobodnih nosilaca naelektrisanja povezane sa prisustvom zamki (trapova) lokalizovanih u blizini ili direktno u oblasti spoja, ili prisustvom zamki (trapova) lokalizovanih u blizini ili direktno u oblasti spoja, ili

PREDMET I CILJ RADAPREDMET I CILJ RADA

Ove fluktuacije proizilaze iz interakcije nosilaca sa defektima, površinskim stanjima i Ove fluktuacije proizilaze iz interakcije nosilaca sa defektima, površinskim stanjima i nečistoćama koje su nastale ili tokom procesa proizvodnje uređaja, ili su prisutne kao nečistoćama koje su nastale ili tokom procesa proizvodnje uređaja, ili su prisutne kao posledica nepovoljnih uslova rada - zračenje, povišena temperatura, vlažnost. posledica nepovoljnih uslova rada - zračenje, povišena temperatura, vlažnost.

To je posebno izraženo u slučajevima kada uređaji imaju veliki odnos To je posebno izraženo u slučajevima kada uređaji imaju veliki odnos površina/zapremina, kao što su solarne ćelije.površina/zapremina, kao što su solarne ćelije.

U tim slučajevima se očekuje da su površinski efekti glavni uzrok pojave U tim slučajevima se očekuje da su površinski efekti glavni uzrok pojave niskofrekventnog šumaniskofrekventnog šuma,, pa su visokokvalitetni kontakti od izuzetnog značaja. pa su visokokvalitetni kontakti od izuzetnog značaja.

S obzirom na to da silicidi imaju dobru temperatursku stabilnost i malu otpornost, oni S obzirom na to da silicidi imaju dobru temperatursku stabilnost i malu otpornost, oni se vrlo često koriste za proizvodnju pouzdanih kontakata. se vrlo često koriste za proizvodnju pouzdanih kontakata.

Formiranje silicida je veoma složen proces koji uključuje nanošenje tankih metalnih Formiranje silicida je veoma složen proces koji uključuje nanošenje tankih metalnih slojeva na poluprovodnik, odgrevanje i jonsku implantaciju, tako da kvalitet silicida, a slojeva na poluprovodnik, odgrevanje i jonsku implantaciju, tako da kvalitet silicida, a samim tim i nivo šuma zavise od mnogo povezanih faktora - temperature, doze samim tim i nivo šuma zavise od mnogo povezanih faktora - temperature, doze implantacije itd.implantacije itd.


Pored niskofrekventnog Pored niskofrekventnog šuma, dšuma, drugi uzrok šuma se najčešće povezuje sa otežanim rugi uzrok šuma se najčešće povezuje sa otežanim uslovima rada uslovima rada –– radijaciono okru radijaciono okruženježenje. .

Prilikom interakcije sa materijalom, zračenje može da deponuje veliku količinu Prilikom interakcije sa materijalom, zračenje može da deponuje veliku količinu energije koja izaziva različite efekte. energije koja izaziva različite efekte.

Defekti u poluprovodnicima poizvedeni zračenjem su povezani sa lokalizovanim Defekti u poluprovodnicima poizvedeni zračenjem su povezani sa lokalizovanim energetskienergetskimm stanjima koja menjaju koncentraciju i pokretljivost nosilaca stanjima koja menjaju koncentraciju i pokretljivost nosilaca naelektrisanja. naelektrisanja.

Lokalizovana energetska stanja u kristalu su najčešće, takozvani, rekombinacioni Lokalizovana energetska stanja u kristalu su najčešće, takozvani, rekombinacioni centri. centri.

Glavni efekat koji zračenje izaziva je povećanje struje zasićenja generisane unutar ili Glavni efekat koji zračenje izaziva je povećanje struje zasićenja generisane unutar ili na površini osiromašene oblasti. na površini osiromašene oblasti.


Trajna oštećenja uređaja su prouzrokovana sudarima upadnog zračenja sa atomima Trajna oštećenja uređaja su prouzrokovana sudarima upadnog zračenja sa atomima kristalne rešetke, što može da dovede do izmeštanjakristalne rešetke, što može da dovede do izmeštanja atoma atoma i stvaranja defekata. i stvaranja defekata.

Generaciono-rekombinacioni šum može da bude prozveden fluktuacijama gustine Generaciono-rekombinacioni šum može da bude prozveden fluktuacijama gustine nosilaca naelektrisanja nastale spontanim fluktuacijama generacije i rekombinacije nosilaca naelektrisanja nastale spontanim fluktuacijama generacije i rekombinacije nosilaca naelektrisanja. nosilaca naelektrisanja.

Iz Iz ovihovih razloga se sprovode opsežna istraživanju u cilju razvijanja poluprovodni razloga se sprovode opsežna istraživanju u cilju razvijanja poluprovodniččkih kih uređaja koji mogu pouzdano da rade u uslovima povećanog zračenja. uređaja koji mogu pouzdano da rade u uslovima povećanog zračenja.

Sa tehnološkog stanovišta je veoma važno da se utvrde promene izlaznih karakteristika Sa tehnološkog stanovišta je veoma važno da se utvrde promene izlaznih karakteristika uređaja (struje, napona i efikasnosti) usled izloženosti zračenju koje uređaja (struje, napona i efikasnosti) usled izloženosti zračenju koje može da može da utičutičee na na radrad uređaja uređaja. .

Cilj Cilj ovog radaovog rada je da se istraži povišenje nivoa šuma kod solarnih ćelija usled povišenja je da se istraži povišenje nivoa šuma kod solarnih ćelija usled povišenja temperature i radijacionih oštećenja radi proizvodnje pouzdanih i kvalitetnih uređaja.temperature i radijacionih oštećenja radi proizvodnje pouzdanih i kvalitetnih uređaja.

HIPOTEZEHIPOTEZE

Pretpostavlja se da zapreminske dislokacije koje izaziva jonizujuće zračenje u Pretpostavlja se da zapreminske dislokacije koje izaziva jonizujuće zračenje u kristalnoj strukturi solarnih ćelija kristalnoj strukturi solarnih ćelija ((stvarastvarannjem apsorpcionih jem apsorpcionih trapovatrapova za slobodne za slobodne elektroneelektrone)) utiče na 1/ utiče na 1/f f šumšum, , kao i na praskavi šum. kao i na praskavi šum.

Takođe se pretpostavlja da promena temperature koja dovodi do povećane amplitude Takođe se pretpostavlja da promena temperature koja dovodi do povećane amplitude oscilovanja čvorova kristalne rešetke predstavlja izvor ova dva tipa šuma. oscilovanja čvorova kristalne rešetke predstavlja izvor ova dva tipa šuma.

Smatra se da postoji funkcionalna zavisnost izmeSmatra se da postoji funkcionalna zavisnost izmeđđu niskofrekventnog šuma i doze u niskofrekventnog šuma i doze apsorbovanog zračenjaapsorbovanog zračenja,, odnosno temperature na kojoj se nalazi solarna ćelija. odnosno temperature na kojoj se nalazi solarna ćelija.

U cilju provere ovih hipoteza u disertaciji su izvršena eksperimentalna i analitička U cilju provere ovih hipoteza u disertaciji su izvršena eksperimentalna i analitička istraživanja uticaja doze zračenja i temperature na mikroskopske i makroskopske istraživanja uticaja doze zračenja i temperature na mikroskopske i makroskopske karakteristike solarnih ćelija. karakteristike solarnih ćelija.

Rezultat ovih analiza pruža osnov za uočavanje pravilnosti i univerzalnih osobina Rezultat ovih analiza pruža osnov za uočavanje pravilnosti i univerzalnih osobina interakcije polja jonizujućeg zračenja i temperaturskog polja sa komponentama za interakcije polja jonizujućeg zračenja i temperaturskog polja sa komponentama za fotonaponsku konverziju.fotonaponsku konverziju.

IZVOĐENJE PARAMETARA IZ IZVOĐENJE PARAMETARA IZ II--VV MERENJA MERENJA

Strujno-naponska merenja imaju široku primenu u karakterizaciji visine barijere, Strujno-naponska merenja imaju široku primenu u karakterizaciji visine barijere, mehanizama transporta nosilaca naelektrisanja, kao i površinskih stanja,mehanizama transporta nosilaca naelektrisanja, kao i površinskih stanja, kako u kako u Schottky-jevim barijerama tako i u p-n spojevimaSchottky-jevim barijerama tako i u p-n spojevima. .

..

IZVOĐENJE PARAMETARA IZ IZVOĐENJE PARAMETARA IZ II--VV MERENJA MERENJA

Budući da kod realnih poluprovodničkih uređaja (solarna ćelija, fotodetektor) brojni Budući da kod realnih poluprovodničkih uređaja (solarna ćelija, fotodetektor) brojni nepredvidivi faktori – koncentracija defekata i nečistoća, postojanje energetskih stanja nepredvidivi faktori – koncentracija defekata i nečistoća, postojanje energetskih stanja u zabranjenoj zoni itd. – utiču na njihove parametre (u zabranjenoj zoni itd. – utiču na njihove parametre (nn, , IIss, , RRss), određivanje faktora ), određivanje faktora idealnosti kao makroskopske veličine može dati tačne informacije o kvalitetu svakog idealnosti kao makroskopske veličine može dati tačne informacije o kvalitetu svakog pojedinačnog uređaja. pojedinačnog uređaja.

Većina metoda dobijanja parametara diode na osnovu Većina metoda dobijanja parametara diode na osnovu II--VV krivih zasniva se na krivih zasniva se na korekciji eksperimentalno dobijenih podataka usled prisustva rednog otpora korekciji eksperimentalno dobijenih podataka usled prisustva rednog otpora RRss, ali , ali neke od metoda uzimaju kao pretpostavku da su parametri diode (naročito neke od metoda uzimaju kao pretpostavku da su parametri diode (naročito nn i i IIss) ) zavisni i od napona.zavisni i od napona.

Analiza linearnog dela Analiza linearnog dela lnlnII - - VV grafika i fitovanje eksperimentalnih rezultata koristi se u grafika i fitovanje eksperimentalnih rezultata koristi se u numeričkim metodama, dok se u okviru drugih metoda uvode pomoćne funkcije koje numeričkim metodama, dok se u okviru drugih metoda uvode pomoćne funkcije koje se zasnivaju na nekim fizičkim parametrima. se zasnivaju na nekim fizičkim parametrima.

U ovom radu korišćene su:U ovom radu korišćene su: Standardna metoda linearizacijeStandardna metoda linearizacije Numerička metodaNumerička metoda Metode zasnovane na fizičkim modelimaMetode zasnovane na fizičkim modelima

EKSPERIMENTALNA PROCEDURAEKSPERIMENTALNA PROCEDURA

Validnost navedenih metoda proverena je analizom Validnost navedenih metoda proverena je analizom II--VV karakteristika karakteristika komercijalno komercijalno dostupnidostupnihh solarnih ćelija baziranim na enkapsuliranom polikristalnom silicijumu solarnih ćelija baziranim na enkapsuliranom polikristalnom silicijumu (modeli BPW 34, BPW 43, SFH 205 i BP 104).(modeli BPW 34, BPW 43, SFH 205 i BP 104).

Proučavanje temperaturske zavisnosti 1/Proučavanje temperaturske zavisnosti 1/ff šuma u silicidima obavljeno je za TiN/Ti/Si šuma u silicidima obavljeno je za TiN/Ti/Si uzorke. Za sve uzorke je urađena jonska implantacija As+ jonima, odgrevanje i uzorke. Za sve uzorke je urađena jonska implantacija As+ jonima, odgrevanje i karakterizacija električnih osobina. karakterizacija električnih osobina.

Doze implantacije su se kretale od 5x10Doze implantacije su se kretale od 5x101515 jona/cm jona/cm22 do 1x10 do 1x101616 jona/cm jona/cm22. Uzorci su . Uzorci su izlagani termičkom tretmanu na različitim temperaturama u trajanju od 20 min. Za izlagani termičkom tretmanu na različitim temperaturama u trajanju od 20 min. Za razliku od drugih merenja sličnog tipa, ova merenja su bila bazirana na razliku od drugih merenja sličnog tipa, ova merenja su bila bazirana na temperaturskoj zavosnosti nivoa šuma u silicidima na dve temperature: 21temperaturskoj zavosnosti nivoa šuma u silicidima na dve temperature: 21 C i 50C i 50C.C.

Nivo šuma je meren standardnom ORTEC opremom (za automatsku kalibraciju je Nivo šuma je meren standardnom ORTEC opremom (za automatsku kalibraciju je korišćen MAESTRO II kod). korišćen MAESTRO II kod).

Strujno-naponska merenja su korišćena za karakterizaciju izlaznih veličina solarnih Strujno-naponska merenja su korišćena za karakterizaciju izlaznih veličina solarnih ćelija. Korišćena je standardna merna oprema za merenje ćelija. Korišćena je standardna merna oprema za merenje II--VV krive za različite nivoe krive za različite nivoe osvetljenja (između 40 i 350 W/mosvetljenja (između 40 i 350 W/m22). ).

EKSPERIMENTALNA PROCEDURAEKSPERIMENTALNA PROCEDURA

Solarne ćelije su ozračivane Co-60 gama izvorom Solarne ćelije su ozračivane Co-60 gama izvorom različitih doza. Ozračivanje je izvršeno kroz staklo različitih doza. Ozračivanje je izvršeno kroz staklo u kontrolisanim uslovima. u kontrolisanim uslovima.

Pre i posle svakog koraka ozračivanja merene su Pre i posle svakog koraka ozračivanja merene su strujno-naponske karakteristike u strogo strujno-naponske karakteristike u strogo kontrolisanim uslovima na sobnoj temperaturi. kontrolisanim uslovima na sobnoj temperaturi.

Za ozračivanje neutronima upotrebljen tačkasti Za ozračivanje neutronima upotrebljen tačkasti neutronski izvor Pu-Be. Korišćena je konfiguracija neutronski izvor Pu-Be. Korišćena je konfiguracija u kojoj su uzorci bili u direktnom kontaktu sa u kojoj su uzorci bili u direktnom kontaktu sa neutronskim izvorom, pri čemu je ostvarena neutronskim izvorom, pri čemu je ostvarena maksimalna doza maksimalna doza ddDD/d/dtt = 0,36 mGy/h. = 0,36 mGy/h.

Sva Sva II--VV merenja vršena su pre prvog ozračivanja i merenja vršena su pre prvog ozračivanja i neposredno posle svakog koraka ozračivanja za neposredno posle svakog koraka ozračivanja za dva nivoa intenziteta osvetljenja od 32 W/mdva nivoa intenziteta osvetljenja od 32 W/m22 i 58 i 58 W/mW/m22..

Za sva merenja, kombinovana merna nesigurnost Za sva merenja, kombinovana merna nesigurnost je bila manja od 5%.je bila manja od 5%.

REREZULTATI I DISKUSIJAZULTATI I DISKUSIJA Merenja nivoa šuma u silicidima Merenja nivoa šuma u silicidima

Iako je očekivano da je u uslovima povišene temperature termički šum dominantan u Iako je očekivano da je u uslovima povišene temperature termički šum dominantan u celokupnom šumu u poluprovodničkim uređajima, u ovom radu je primećeno celokupnom šumu u poluprovodničkim uređajima, u ovom radu je primećeno povećanje i povećanje i 1/1/ff šuma. šuma.

Spektri frekventno zavisnog šuma na nižoj (21Spektri frekventno zavisnog šuma na nižoj (21C) i višoj (50C) i višoj (50C) temperaturC) temperaturii

PPrimećeno povećanje rimećeno povećanje 1/1/ff šuma mo šuma možže da se, u izvesnoj meri, stabilizuje kontrolisanom e da se, u izvesnoj meri, stabilizuje kontrolisanom jonskom implantacijom, kao što se može videti na jonskom implantacijom, kao što se može videti na gornjim gornjim slikamaslikama. .

REREZULTATI I DISKUSIJAZULTATI I DISKUSIJA Merenja nivoa šuma u silicidimaMerenja nivoa šuma u silicidima

Strukturalna RBS analiza je pokazala da jonska implantacija ne izaziva redistribuciju Strukturalna RBS analiza je pokazala da jonska implantacija ne izaziva redistribuciju komponenata kada su u pitanju niže doze implantacije, ali je za više doze komponenata kada su u pitanju niže doze implantacije, ali je za više doze implantacijeimplantacije (1x10 (1x101616 jona/cm jona/cm22) primećena razrušena struktura, a takođe i viši nivo ) primećena razrušena struktura, a takođe i viši nivo šuma.šuma.

Ova temperatuski zavisna merenja ukazuju na veoma značajnu činjenicu da jonska Ova temperatuski zavisna merenja ukazuju na veoma značajnu činjenicu da jonska implantacija može da obezbedi temperatusku stabilnost silicida kada je u pitanju 1/implantacija može da obezbedi temperatusku stabilnost silicida kada je u pitanju 1/ ff šum. šum.

Naime, Naime, prethodno prikazani rezultati pokazujuprethodno prikazani rezultati pokazuju da uzorci implantirani dozama od da uzorci implantirani dozama od 5x105x101515 jona/cm jona/cm22 imaju najniži nivo šuma i veoma dobru temperatursku stabilnost, pa imaju najniži nivo šuma i veoma dobru temperatursku stabilnost, pa se može reći da ova doza implantacije dovodi do homogenije silicidacije i stvaranja se može reći da ova doza implantacije dovodi do homogenije silicidacije i stvaranja Ti-Si faze sa najnižom koncentracijom kristalnih defekata (posle odgrevanja)Ti-Si faze sa najnižom koncentracijom kristalnih defekata (posle odgrevanja)..

REREZULTATI I DISKUSIJAZULTATI I DISKUSIJAŠum u solarnim ćelijama proizveden zračenjemŠum u solarnim ćelijama proizveden zračenjem

Zračenje ima veliki uticaj na izlazne karakteristike solarnih ćelija (struju, napon, Zračenje ima veliki uticaj na izlazne karakteristike solarnih ćelija (struju, napon, efikasnost). efikasnost).

Poznato je da, u zavisnosti od energije gama zračenja, njegova interakcija sa Poznato je da, u zavisnosti od energije gama zračenja, njegova interakcija sa materijalom se svodi na jonizaciju kroz fotoefekat i Komptonov efekat. materijalom se svodi na jonizaciju kroz fotoefekat i Komptonov efekat.

Takođe, usled neizbežnog prisustva površinskih energetskih stanja (kao rezultat Takođe, usled neizbežnog prisustva površinskih energetskih stanja (kao rezultat defekata rešetke, dislokacija, nečistoća i sl.), brzina površinske rekombinacije i defekata rešetke, dislokacija, nečistoća i sl.), brzina površinske rekombinacije i gustina površinskih stranja rastu posle izlaganja silicijuma zračenju. gustina površinskih stranja rastu posle izlaganja silicijuma zračenju.

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

3

4

5

6

7

8

9 Jsc [mA/cm2]

D [kGy]

255 W/m2

338 W/m2

Ova stanja mogu da predstavljaju veoma Ova stanja mogu da predstavljaju veoma efikasne rekombinacione centre za nosioce efikasne rekombinacione centre za nosioce naelektrisanja. naelektrisanja.

Generacija parova elektron-šupljina usled Generacija parova elektron-šupljina usled jonizacionih efekata obično dovodi do jonizacionih efekata obično dovodi do povećanja šuma i smanjenja izlazne struje, povećanja šuma i smanjenja izlazne struje, kao što može da se vidi na dole prikazankao što može da se vidi na dole prikazanooj j slici. slici.

Ovo smanjenje je izraženo, bez obzira na Ovo smanjenje je izraženo, bez obzira na nivo osvetljenja, iako je pad strmiji za niže nivo osvetljenja, iako je pad strmiji za niže doze zračenja. doze zračenja.

REREZULTATI I DISKUSIJAZULTATI I DISKUSIJAŠum u solarnim ćelijama proizveden zračenjemŠum u solarnim ćelijama proizveden zračenjem Postojanje promena u materijalu izazvanih zračenjem Postojanje promena u materijalu izazvanih zračenjem

potvrđeno je merenjima redne otpornosti solarnih ćelija potvrđeno je merenjima redne otpornosti solarnih ćelija (gornja slika). (gornja slika).

Nagli rast redne otpornosti primećen je za obe doze, Nagli rast redne otpornosti primećen je za obe doze, ali je za višu dozu zračenja redna otpornost imala istu ali je za višu dozu zračenja redna otpornost imala istu vrednost za oba nivoa osvetljenja, ukazujući na to da vrednost za oba nivoa osvetljenja, ukazujući na to da je za više doze zračenja uticaj zračenja dominantan u je za više doze zračenja uticaj zračenja dominantan u odnosu na uticaj osvetljevanja. odnosu na uticaj osvetljevanja.

Ovaj porast redne otpornosti negativno utiče na ostale Ovaj porast redne otpornosti negativno utiče na ostale izlazne karakteristike solarnih ćelija, prvenstveno na izlazne karakteristike solarnih ćelija, prvenstveno na faktor ispune i konačno na efikasnost. Na donjoj slici je faktor ispune i konačno na efikasnost. Na donjoj slici je prikazan taj uticaj, gde je uočljiv pad efikasnosti. prikazan taj uticaj, gde je uočljiv pad efikasnosti.

Vrednosti efikasnosti su manje više iste za oba nivoa Vrednosti efikasnosti su manje više iste za oba nivoa osvetljenja ukazujući na to da zračenje ima veći uticaj osvetljenja ukazujući na to da zračenje ima veći uticaj na proizvodnju i transport nosilaca naelektrisanja nego na proizvodnju i transport nosilaca naelektrisanja nego osvetljenje. osvetljenje.

Sa stanovišta principa rada solarne ćelije to može da Sa stanovišta principa rada solarne ćelije to može da bude važan ograničavajući faktor.bude važan ograničavajući faktor.

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

1.2

1.3

1.4Rs []

D [kGy]

255 W/m2

338 W/m2

0 1000 2000 3000 4000 5000 60002

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12 [%]

D [kGy]

255 W/m2

338 W/m2

REREZULTATI I DISKUSIJAZULTATI I DISKUSIJAMogućnosti poboljšanja solarnih ćelija i fotodetektoraMogućnosti poboljšanja solarnih ćelija i fotodetektora

Skraćenje životnog veka nosilaca naelektrisanja Skraćenje životnog veka nosilaca naelektrisanja usled radijacionog oštećenja indukovanog usled radijacionog oštećenja indukovanog neutronima, rezultuje degradacijom električnih neutronima, rezultuje degradacijom električnih parametara ćelije, poput rednog otpora (Rs), izlazne parametara ćelije, poput rednog otpora (Rs), izlazne struje i, napokon, efikasnosti (η). struje i, napokon, efikasnosti (η).

Visoke vrednosti rednog otpora obično ukazuju na Visoke vrednosti rednog otpora obično ukazuju na prisustvo atoma nečistoća i defekata, lokalizovanih prisustvo atoma nečistoća i defekata, lokalizovanih u zoni osiromašenja, koji se ponašaju kao zamke za u zoni osiromašenja, koji se ponašaju kao zamke za rekombinaciju ili tunelovanje i time dovode do rekombinaciju ili tunelovanje i time dovode do povećanja struje mraka u ćeliji. povećanja struje mraka u ćeliji.

Pored toga, plitki rekombinacioni centri u blizini provodničke zone pojačavaju tunel-efekat, Pored toga, plitki rekombinacioni centri u blizini provodničke zone pojačavaju tunel-efekat, izazivajući dalju degradaciju ćelije povećanjem nivoa šuma (naročito generaciono-izazivajući dalju degradaciju ćelije povećanjem nivoa šuma (naročito generaciono-rekombinacionog šuma povezanog sa prisustvom prekomerne struje). rekombinacionog šuma povezanog sa prisustvom prekomerne struje).

Takvi nepovoljni uticaji neutronskog zračenja uočeni su kod viših nivoa osvetljenja, ali Takvi nepovoljni uticaji neutronskog zračenja uočeni su kod viših nivoa osvetljenja, ali zanimljivi fenomeni, poput smanjenja rednog otpora, uočeni su za niže vrednosti zanimljivi fenomeni, poput smanjenja rednog otpora, uočeni su za niže vrednosti osvetljenja. osvetljenja.

Ovaj vid smanjenja ima ogroman značaj iz perspektive dizajna solarnih ćelija jer ukazuje Ovaj vid smanjenja ima ogroman značaj iz perspektive dizajna solarnih ćelija jer ukazuje na moguće blagotvorne uticaje niskih doza zračenja, čak i kada su u pitanju neutroni. na moguće blagotvorne uticaje niskih doza zračenja, čak i kada su u pitanju neutroni.


Niske doze zračenja deluju na sličan način kao i žarenje, dovodeći do relaksacije Niske doze zračenja deluju na sličan način kao i žarenje, dovodeći do relaksacije strukture rešetke i do smanjenja rednog otpora. Kao posledica toga, smanjuje se nivo strukture rešetke i do smanjenja rednog otpora. Kao posledica toga, smanjuje se nivo šuma i beleži se porast izlazne struješuma i beleži se porast izlazne struje. .

Ostali parametri solarnih ćelija (napon u tački maksimuma snage, faktor punjenja ff i Ostali parametri solarnih ćelija (napon u tački maksimuma snage, faktor punjenja ff i efikasnost) pokazuju slične tendencije, što ne iznenađuje jer, kao što je dobro poznato, efikasnost) pokazuju slične tendencije, što ne iznenađuje jer, kao što je dobro poznato, visok redni otpor solarne ćelije predstavlja jedno od osnovnih ograničenja efikasnosti visok redni otpor solarne ćelije predstavlja jedno od osnovnih ograničenja efikasnosti uređaja. uređaja.

Prema tome, bilo bi za očekivati da se svi važniji izlazni parametri solarne ćelije Prema tome, bilo bi za očekivati da se svi važniji izlazni parametri solarne ćelije ponašaju na isti način kao redni otpor u odnosu na apsorbovanu dozu zračenja. ponašaju na isti način kao redni otpor u odnosu na apsorbovanu dozu zračenja.


Premda se najčešće smatraju izvorima šuma u poluprovodničkim uređajima, Premda se najčešće smatraju izvorima šuma u poluprovodničkim uređajima, osvetljenja, ukazradijacijski indukovani efekti (posebno interakcija neutrona sa osvetljenja, ukazradijacijski indukovani efekti (posebno interakcija neutrona sa silicijumskim solarnim ćelijama) mogu u nekim slučajevima imati pozitivan efekat na silicijumskim solarnim ćelijama) mogu u nekim slučajevima imati pozitivan efekat na glavne električne karkateristike (glavne električne karkateristike (Rs, Jm, ηRs, Jm, η). ).

Inicijalno poboljšanje karakteristika, registrovano za male doze neutronskog zračenja Inicijalno poboljšanje karakteristika, registrovano za male doze neutronskog zračenja i nizak nivo uju na mogućnost primene i nizak nivo uju na mogućnost primene zračenjazračenja za poboljšanje kvaliteta solarnih za poboljšanje kvaliteta solarnih ćelija.ćelija.

ZAKLJUČAKZAKLJUČAK S obzirom na sadašnju energetsku krizu, solarna energija privlači sve veću pažnju kao S obzirom na sadašnju energetsku krizu, solarna energija privlači sve veću pažnju kao

alternativni, obnovljivi izvor energije i to prvenstveno zbog svoje rasprostranjenosti i alternativni, obnovljivi izvor energije i to prvenstveno zbog svoje rasprostranjenosti i činjenice da ne zagađuje životnu sredinu. činjenice da ne zagađuje životnu sredinu.

Koncept održivog razvoja kao i ekonomska kriza pospešili su mnoga istraživanja u Koncept održivog razvoja kao i ekonomska kriza pospešili su mnoga istraživanja u oblasti solarne energije u cilju dobijanja optimalnog (sa stanovišta cena oblasti solarne energije u cilju dobijanja optimalnog (sa stanovišta cena proizvodnje/efikasnost) i čistog (sa stanovišta zaštite i očuvanja životne sredine) izvora proizvodnje/efikasnost) i čistog (sa stanovišta zaštite i očuvanja životne sredine) izvora energije.energije.

Zbog svoje široke primene, oni su često izloženi različitim efektima radijacije (prirodno Zbog svoje široke primene, oni su često izloženi različitim efektima radijacije (prirodno svemirsko okruženje, atmosfera, civilno i vojno nuklearno okruženje).svemirsko okruženje, atmosfera, civilno i vojno nuklearno okruženje).

Prema tome, preduzete su brojne studije u svrhu razvoja poluprovodničkih uređaja koji Prema tome, preduzete su brojne studije u svrhu razvoja poluprovodničkih uređaja koji mogu funkcionisati normalno u radijacionom okruženju. mogu funkcionisati normalno u radijacionom okruženju.

Premda je dokazano da su pouzdani u primenama na Zemlji, solarni sistemi (kao i drugi Premda je dokazano da su pouzdani u primenama na Zemlji, solarni sistemi (kao i drugi poluprovodnički uređaji) osetljivi su na razne vrste radijacionog okruženja u kojima se poluprovodnički uređaji) osetljivi su na razne vrste radijacionog okruženja u kojima se koriste. koriste.

Nedostaci i nepravilnosti u radu ovih uređaja mogli bi imati negativan uticaj kako na Nedostaci i nepravilnosti u radu ovih uređaja mogli bi imati negativan uticaj kako na finansijske tako i na ekološke aspekte njihove primene. finansijske tako i na ekološke aspekte njihove primene.

ZAKLJUČAKZAKLJUČAK

Sa tehnološke tačke gledišta, važno je pratiti varijacije karakterističnih parametara Sa tehnološke tačke gledišta, važno je pratiti varijacije karakterističnih parametara (inverzne struje zasićenja, faktora idealnosti itd.), nastale usled ozračivanja (inverzne struje zasićenja, faktora idealnosti itd.), nastale usled ozračivanja poluprovodničkog spoja, koje mogu da utiču na performanse solarnih ćelija i fotodioda.poluprovodničkog spoja, koje mogu da utiču na performanse solarnih ćelija i fotodioda.

S obzirom na činjenicu da je degradacija električnih i optičkih karakteristika pri povišenoj S obzirom na činjenicu da je degradacija električnih i optičkih karakteristika pri povišenoj temperaturi jedan od glavnih ograničavajućih faktora za rad solarnih ćelija, merenja i temperaturi jedan od glavnih ograničavajućih faktora za rad solarnih ćelija, merenja i sniženje nivoa šuma je veoma značajno za poboljšanje karakteristika solarnih ćelija. sniženje nivoa šuma je veoma značajno za poboljšanje karakteristika solarnih ćelija.

Temperaturska zavisnost 1/Temperaturska zavisnost 1/ff šuma u kontaktnim slojevima pokazala je da, iako je šuma u kontaktnim slojevima pokazala je da, iako je termički šum dominantan na višim temperaturama, postoji i značajno povišenje 1/termički šum dominantan na višim temperaturama, postoji i značajno povišenje 1/ ff šuma. šuma.

Utvrđeno je da jonska implantacija i odgrevanje povoljno deluju na silicide kao kontakte, Utvrđeno je da jonska implantacija i odgrevanje povoljno deluju na silicide kao kontakte, snižavajući snižavajući 1/1/ff šum.šum.

ZAKLJUČAKZAKLJUČAK

S druge strane, povećenje redne otpornosti usled izlaganja gama zračenju je takođe S druge strane, povećenje redne otpornosti usled izlaganja gama zračenju je takođe potvrdilo da oštećenja izazvana zračenjem povećavaju nivo šuma u potvrdilo da oštećenja izazvana zračenjem povećavaju nivo šuma u poluprovodničkim uređajima.poluprovodničkim uređajima.

Fluktuacije struje i napona i njihovo smanjenje su posledica uticaja zračenja na Fluktuacije struje i napona i njihovo smanjenje su posledica uticaja zračenja na generaciju i transport nosilaca naelektrisanja. generaciju i transport nosilaca naelektrisanja.

Sve to neizbežno dovodi do smanjenja rezolucije fotodetektora, snižavajući Sve to neizbežno dovodi do smanjenja rezolucije fotodetektora, snižavajući efikasnost solarnih ćelija, pa se karakteristike uređaja moraju kontinualno pratiti, efikasnost solarnih ćelija, pa se karakteristike uređaja moraju kontinualno pratiti, posebno ukoliko su solarne ćelije izložene nepovoljnim uslovima rada.posebno ukoliko su solarne ćelije izložene nepovoljnim uslovima rada.

Pored toga, dobro kontrolisane i relativno niske doze neutronskog zračenja mogu u Pored toga, dobro kontrolisane i relativno niske doze neutronskog zračenja mogu u pojedinim slučajevima dovesti do poboljšanja izlaznih karakteristika solarnih ćelija.pojedinim slučajevima dovesti do poboljšanja izlaznih karakteristika solarnih ćelija.

HVALA NA PAHVALA NA PAŽNJIŽNJI

prezentacija dr teze m zdravkovic

Documents