การวัดค่าผลคูณของความคล่องตัวและเวลาอายุของพาหะในเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดอะมอร์ฟัสซิลิคอน

Abstract

ความคล่องตัวและเวลาอายุของพาหะในสารกึ่งตัวนำเป็นตัวแปรที่สำคัญที่กำหนดค่าสภาพนำไฟฟ้าด้วยแสงของสารกึ่งตัวนำ โดยทั่วไปเซลล์แสงอาทิตย์ที่ดีควรมีค่าสภาพนำไฟฟ้าด้วยแสงมาก นั่นคือควรมีค่าความคล่องตัวและเวลาอายุมาก ในวิทยานิพนธ์ฉบับนี้ได้มีการศึกษาเทคนิคการวัดค่าผลคูณของความคล่องตัวและเวลาอายุของพาหะ (ut) ของฟิล์มบางอะมอร์ฟัสซิลิคอนชนิดบริสุทธิ์ (i-a-Si:H) ในเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดอะมอร์ฟัสซิลิคอนรอยต่อ p-i-n เทคนิคในการวัดที่ใช้ศึกษามีข้อดีเด่นว่า สามารถวัดหาค่าผลคูณของความคล่องตัวและเวลาอายุของพาหะทั้งชนิดอิเล็กตรอนและโฮลของฟิล์มบางซึ่งอยู่ภายในเซลล์แสงอาทิตย์ได้โดยตรงและใช้อุปกรณ์เครื่องมือที่ราคาไม่แพง การทดลองนั้นทำโดยการวัดสเปกตรัมผลตอบสนองทางแสงของเซลล์แสงอาทิตย์ และนำค่าสเปกตรัมดังกล่าวไปคำนวณหาค่าผลคูณของความคล่องตัวและเวลาอายุของพาหะ ตัวอย่างผลการศึกษา พบว่า ในกรณีของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดอะมอร์ฟัสซิลิคอนที่มีประสิทธิภาพ 4.2% ค่าผลคูณของความคล่องตัวและเวลาอายุของอิเล็กตรอนและของโฮล มีค่าประมาณ 1x10-7 และ 5x10-8 (cm2/V) ตามลำดับ นอกจากยังพบว่า ค่าผลคูณของความคล่องตัวและเวลาอายุของอิเล็กตรอนและของโฮล จะมีค่าเพิ่มขึ้น เมื่อประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์เพิ่มขึ้น นอกจากนี้ยังได้มีการนำเทคนิคดังกล่าวไปประยุกต์ใช้กับกรณีเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดอะมอร์ฟัสซิลิคอนเจอร์เมเนียม (a-Si1-xGex:H) (x=0.1) ซึ่งมีประสิทธิภาพประมาณ 3.7 และได้ผลค่าผลคูณของความคล่องตัวและเวลาอายุของอิเล็กตรอนและโฮลเท่ากับ 8x10-9 และ 5x10-9 (cm2/V) ตามลำดับ