Спосіб контролю якості gaas сонячних елементів

Винахід відноситься до техніки контролю якості напівпровідникових приладів, зокрема, радіаційної стійкості елементів сонячних батарей, і може бути використаний для лабораторних тестувань сонячих елементів перед складанням панелі сонячної батареї. При експлуатації на навколоземних орбітах, штучні суп утники Землі зазнають впливу потоків заряджених частинок, в основному електронів і протонів, захоплених у радіаційних поясах Землі. Проникаючи у напівпровідниковий матеріал сонячних батарей, ці частинки вносять дефекти, центри безвипромінювальної рекомбінації, які зменшують час життя неосновних носіїв t . З часом такий процес призводить до деградації основних параметрів сонячних батарей і зменшення їх ви хідної потужності. При розрахунку енергетичних потреб суп утника, використовуються дослідні дані щодо динаміки деградації сонячних елементів з набором дози опромінення. Проте у випадку відхилення якості виготовленого сонячного елементу від нормативу, деградація його електричних параметрів може виявитися помітно високою вже при малих дозах опромінення, що може викликати енергетичний дефіцит, або зменшити строк експлуатації. Відомий спосіб контролю справності сонячної батареї, яка складається з N-секцій, виконаних з однотипних сонячних елементів, по прямим темновим вольт-амперним характеристикам окремих секцій [1], що включає в себе вимірювання критеріального параметра кожної справної секції при протіканні по ній струму, запам'ятовування значення критеріального параметру при першому замірі, порівнянні значень цих параметрів з відповідними значеннями, отриманими при другому замірі на стартовій позиції, при цьому справність сонячної батареї визначається по допуску критеріальних параметрів. Відомий також ряд способів контролю сонячних елементів як в цілому, так і окремих епітаксійних плівок. Способи призначені для визначення часу життя неосновних носіїв заряду t та дифузійної довжини L [2, 3] або концентрації глибоких рекомбінаційних центрів n [4]. Наведені способи вимагають додаткових обрахунків виміряних електричних величин, характеризуються складною процедурою вимірювання, не можуть гарантувати відповідність радіаційної стійкості перевірених зразків нормативному значенню. В якості прототипу взято спосіб дослідження деградації сонячних елементів, який полягає в аналізі їх вольтамперних характеристик [5]. Спосіб полягає в аналізі параметрів рекомбінаційних центрів за результами вимірювань стаціонарних вольт-амперних характеристик при освітленні зразка інтенсивністю 1 сонце після опромінення потоком електронів 1МеВ. Проте цей спосіб складний для використання, і має обмеження, що не дозволяє його використати для аналізу реальних сонячних елементів. Контроль якості сонячних елементів потребує простого і надійного способу тестування, який би гарантував очікувану стабільність роботи сонячних елементів у реальних умовах експлуатації. В основу винаходу покладено задачу вдосконалення способу контролю якості епітаксійних GaAs сонячних елементів, шляхом зведення його до операцій опромінення елементів тестовим потоком електронів і наступного контролю динаміки зміни вольт-амперних характеристик. Доза опромінення до 1014 електронів/см -2 не призводе до суттєвої деградації вихідних параметрів якісних сонячних елементів, у той час як неякісні елементи покажуть значне відхилення вольт-амперних характеристик. Таким чином забезпечується простота контролю і надійність результатів. Порівняльний аналіз з відомими методами показує, що заявляємий спосіб відрізняється тим, що елементи опромінюють тестовим потоком електронів і контролюють динаміку зміни вольт-амперних характеристик. Таким чином, заявлений спосіб відповідає критерію "новизна". Аналіз відомих технічних рішень в даній галузі техніці показав, що заявлене технічне рішення не випливає явним чином з рівня техніки, отже, запропонований винахід відповідає критерію "рівень винаходу ". Для контролю якості зразків спосіб застосовується наступним чином. Відібрані зразки проходять вимірювання стаціонарних вольт-амперних характристик при освітленні. Потім зразки направляються на опромінення в лінійному прискорювачі електронів (наприклад, типу АРГУС), яке проводиться потоком електронів з енергією 1МеВ, густиною струм у 0,1-0,3мкА досягаючи дози 1.1014електрон/см 2. Далі здійснюються вимірювання стаціонарних вольт-амперних характеристик всіх опромінених зразків при освітленні, а результати деградації основних електричних параметрів - напруги холостого ходу, струм у короткого замикання і вихідні потужності порівнюються. Зразок, який показав відхилення від інших, опромінених при тих же умовах зразків більше, ніж на 30%, вважається неякісним і вибраковується. Вся процедура проводиться при кімнатній температурі. Приклад Для аналізу було взято три GaAs сонячних елементи площею 1мм 2 кожний, виготовлених епітаксіально на підкладинці з n-GaAs. Товщина р-шару становила 0,4 mм з рівнем легування 1018см -3, n-шару - 3 mм з рівнем легування 1017см -3. Для попередження поверхневої рекомбінації ззовні шарів було зроблено ізотипні потенціальні бар'єри. На робочу поверхню елементу нанесено антиблікове покриття. Елементи пройшли процес опромінення потоком електронів 1МеВ при кімнатній температурі, густина стр уму становила 0,1 m А/см 2. Після кожного етапу опромінення проводилося вимірювання стаціонарних вольт-амперних характеристик при освітленні галогенною лампою інтенсивністю 0,7 сонця при кімнатній температурі. Результати вимірювань представлено на рис. 1 і 2. Видно, що один з елементів вже при наборі порівняно малої дози 1014 електронів/см-2 показав значне зменшення напруги холостого ходу, яке викликало відповідне зменшення вихідної потужності. У той самий час характеристики інших елементів при дозі 1014 електронів/см-2 майже не відрізнялися від вихідних. Ця різниця у швидкості деградації збереглася і з набором дози, що свідчить про стійкий характер змін у дефектному елементі. Джерела інформації: 1. Патент RU №2012007, МПК 5G01R31/36. 2. Патент RU №2019890 МПК H01L21/66. 3. Патент UA №57427 МПК H01L21/66, G01N27/00. 4. Патент UA №26626 МПК H01L21/66, G01R31/26. 5. J. С. Bourgoin and M Zazoui. Irradiation-induced degradation in solar cell: characterization of recombination centers. Semicond. Sci. Technol. 17, 453, 2002).