Diffusion Coefficient at Resonance Frequency as Applied to n+/p/p+ Silicon Solar Cell Optimum Base Thickness Determination

Abstract

The modelling and determination of the geometric parameters of a solar cell are important data, which influence the evaluation of its performance under specific operating conditions, as well as its industrial development for a low cost. In this work, an n+/p/p+ crystalline silicon solar cell is studied under monochromatic illumination in modulation and placed in a constant magnetic field. The minority carriers' diffusion coefficient (D(ω, B), in the (p) base leads to maximum values (Dmax) at resonance frequencies (ωr). These values are used in expressions of AC minority carriers recombination velocity (Sb(Dmax, H)) in the rear of the base, to extract the optimum thickness while solar cell is subjected to these specific conditions. Optimum thickness modelling relationships, depending respectively on Dmax, ωr and B, are then established, and will be data for industrial development of low-cost solar cells for specific use.

Optimization of the thickness of the doping rate base (Nb) of the (n+/p/p+) silicon solar cell with vertical multi-junctions connected in series and placed under monochromatic illumination in frequency modulation

“…4.5. Determination of the optimum thickness of the base: 4.5.e figures (10, 11 and 12), show the technique [9,12,20,36,38,39] of intersection of the curves of the recombination rates of the minority carriers on the rear face, represented as a function of the depth (H ) of the base, for the different modulation frequency From the results of tables (1, 2 and 3), the optimum thickness (Hopt) is represented as a function of the doping rate (Nb) in the base and for the three domains of modulation frequency (Figure 13).…”

“…The incident illumination is monochromatic [15] (α(λ)) and in frequency modulation (ω). The latter influences the dynamic parameters of diffusion [16,17] (D(ω)) and surface recombination [18][19][20][21] (Sb(ω)) on the rear face of the minority charge carriers.…”

Optimisation de l’épaisseur de la base de taux de dopage (Nb) de la photopile (n+/p/p+) au silicium à multi jonctions verticales connectées en série et placée sous éclairement monochromatique en modulation de frequence

“…Les figures (10, 11 et 12), montrent la technique [9,12,20,36,38,39] d'intersection des courbes des vitesses de recombinaison des porteurs minoritaires en face arrière, représentées en fonction de la profondeur (H) de de la base, pour les différentes régions de frequence de modulation. Les tableaux (1, 2, 3) donnent les résultats respectifs obtenus de l'épaisseur optimum (Hopt) de la base de la photopile sous différents taux de dopage et pour les trois domaines de fréquences.…”

“…Dans cet intervalle de basses fréquences, le temps de relaxation des porteurs minoritaires est important (grandes valeurs de D dans Eq. 5 et 11), permettant une grande distance de parcours (relation d'Einstein), alors une grande épaisseur optimum de la base est obtenue [12,20,34,38,40] .…”

“…Ce travail vise à la détermination de l'épaisseur optimum [9][10][11][12][13][14] (Hopt) de la base de la photopile à (MJV) connectées en série (n + /p/p + ), en prenant en compte, les paramètres de diffusion (𝐷(𝑁 𝑏 )), de recombinaison en volume (𝜏) et en surface (Sb), associés au taux de dopage (Nb), ainsi que ceux de l'excitation optique.L'éclairement incident est monochromatique [15] (𝛼(𝜆)) et en modulation de fréquence(𝜔). Cette dernière influe sur les paramètres dynamiques de diffusion [16,17] (𝐷(𝜔)) et de recombinaison surfacique [18,19,20,21] (𝑆𝑏(𝜔)) en face arrière des porteurs minoritaires de charge.Les résultats obtenus de l'épaisseur optimum de la base (p) de la structure (n + /p/p + ), pour différents taux de dopage et pour des gammes de fréquence utilisées, proviennent de l'analyse des courbes des expressions de la vitesse dynamique de recombinaison des porteurs minoritaires de charge, en fonction de l'épaisseur de la base.…”