Войти
Эффект Стаблера – Вронски (SWE) относится к индуцированным светом метастабильным изменениям свойств гидрированного аморфного кремния.
. Плотность дефектов гидрогенизированного аморфного кремния (a-Si: H) увеличивается при воздействии света, вызывая увеличение рекомбинационного тока и снижение эффективности преобразования солнечного света в электричество.
. Это было обнаружено Дэвид Л. Стэблер и Кристофер Р. Вронски в 1977 г. Они показали, что темновой ток и фотопроводимость гидрированного аморфного кремния могут быть значительно уменьшены путем длительного освещения интенсивным светом. Однако при нагревании образцов до температуры выше 150 ° C эффект может полностью измениться.
Точная природа и причина эффекта Стаблера-Вронски до сих пор не известны. Нанокристаллический кремний меньше страдает от эффекта Стаблера – Вронски, чем аморфный кремний, что позволяет предположить, что беспорядок в сетке аморфного кремния Si играет важную роль. Другие свойства, которые могут иметь значение, - это концентрация водорода и его сложный механизм связывания, а также концентрация примесей.
Исторически наиболее популярной моделью была модель переключения водородных связей. Он предполагает, что электронно-дырочная пара, образованная падающим светом, может рекомбинировать вблизи слабой связи Si – Si, высвобождая энергию, достаточную для разрыва связи. Соседний атом H затем образует новую связь с одним из атомов Si, оставляя оборванную связь. Эти оборванные связи могут захватывать пары электрон-дырка, тем самым уменьшая ток, который может пройти. Однако новые экспериментальные данные ставят под сомнение эту модель. Позднее в модели H-столкновений было предложено, что два пространственно разделенных события рекомбинации вызывают испускание подвижного водорода из связей Si – H с образованием двух оборванных связей, причем метастабильное парное состояние H связывает атомы водорода на удаленном участке.
Эффективность солнечного элемента из аморфного кремния обычно падает в течение первых шести месяцев эксплуатации. Это падение может составлять от 10% до 30% в зависимости от качества материала и конструкции устройства. Большая часть этих потерь приходится на коэффициент заполнения ячейки. После этого начального падения эффект достигает равновесия и вызывает небольшое дальнейшее ухудшение. Уровень равновесия смещается с рабочей температурой, так что производительность модулей имеет тенденцию восстанавливаться в летние месяцы и снова снижаться в зимние месяцы. Большинство коммерчески доступных модулей a-Si имеют снижение SWE в диапазоне 10–15%, и поставщики обычно указывают эффективность, основываясь на характеристиках после стабилизации ухудшения SWE. В типичном солнечном элементе из аморфного кремния эффективность снижается до 30% в первые 6 месяцев в результате эффекта Стаблера-Вронски, а коэффициент заполнения падает с 0,7 до 0,6. Эта индуцированная светом деградация является основным недостатком аморфного кремния как фотоэлектрического материала.
