Photovoltaik Physik und Technologie der Solarzellen - IPHT Jena

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(5.11)
Als Temperaturabhängigkeit der Vorfaktoren wird eine Arrheniusbeziehung mit einer Aktivierungsenergie
von 0,5E g angegeben. Bei Raumtemperatur sind die Vorfaktoren bei Silicium
C n.C p.10 -30 cm 6 /s. Jedenfalls nimmt die Relaxationszeit J Auger mit der Temperatur und mit dem
Überschuss der Ladungsträgerdichte ab (Abb. 5.3).
Abb. 5.3: Lebensdauer von
Ladungsträgern in Silicium in
Abhängigkeit vom
Ladungsträgerüberschuss
[Lewerenz u. Jungblut]
Rekombination über Störstellen hängt stark von der Art und Konzentration der Störstellen ab.
Für eine einzelne Störstellenart gilt die Shockley-Read-Hall Beziehung
(5.12)
E t ist die Lage des Störstellenniveaus in der Bandlücke, E i das Ferminiveau im intrinsischen
Halbleiter (Gl. 4.19). J n und J p sind störstellenspezifische Parameter, die umgekehrt
proportional zur Störstellenkonzentration sind. Besonders wirksam sind tiefe Störstellen, deren
Niveaus in der Nähe der Mitte der Bandlücke liegen, in Silicium z.B. Au, Ni, Co. Die
Energieabgabe kann strahlend, durch Phononen oder durch Auger-Prozesse erfolgen. Tiefe
Störstellen können die Relaxationszeit stark verringern. Schon 10 12 cm -3 Ni kann sich in Si
merklich auf die Lebensdauer auswirken (s. Kap. 6.1.3). Zum Teil wirken auch Komplexe aus
mehreren Fremdatomen ungünstig, z.B. B-O-Komplexe in Si. Außer Fremdatomen erhöhen
auch Versetzungen die Rekombination.
Die Rekombinationsraten aller aktiven Mechanismen addieren sich. In indirekten Halbleitern
kann die strahlende Rekombination gegenüber der Auger-Rekombination vernachlässigt werden.
Für hohe Anregungsdichten wird die Lebensdauer durch Auger-Rekombination bestimmt.
In nicht sehr reinen Proben bestimmt bei Raumtemperatur die Rekombination über Störstellen
die Relaxationszeit und damit die Lebensdauer.
5 Halbleiter II: Nichtgleichgewicht F. Falk, Photovoltaik WS 2010/11