Räniplaadid ja räni päikesepatareid on vastavalt pooljuhtmaterjalide ja pooljuhtseadmete tüüpilised esindajad. Pooljuhti iseloomustavad parameetrid mõõdavad ja iseloomustavad materjalide ja nende seadmete jõudlust. Tulenevalt asjaolust, et laengukandjad on pooljuhtmaterjalide ja -seadmete funktsionaalsed kandjad, tekitab nende liikumine voolusid ja elektrivälju. Samas on laengukandjatel sellised omadused nagu luminestsents ja soojuskiirgus. Seetõttu on laengukandjate parameetrid pooljuhtmaterjalide ja -seadmete laengukandjate transpordiomaduste iseloomustamise aluseks ning räniplaatide ja ränist päikesepatareide iseloomulike parameetrite oluline komponent. Kui räniplaate töödeldakse ja toodetakse ränist päikesepatareide moodustamiseks, põhjustab pn-siirde ja Fermi taseme erinevus kandja eraldumise ja pinge moodustumise, mis omakorda peegeldab ja mõjutab päikesepatareide voltampri karakteristikuid elektriliste jõudlusparameetrite kaudu, nagu küllastusvool, täitmistegur ja fotoelektrilise muundamise efektiivsus. Ülaltoodud analüüsi põhjal hõlmavad räniplaatide peamised iseloomulikud parameetrid kandja parameetreid.
Kandjad jagunevad enamuskandjateks ja vähemuskandjateks, sealhulgas elektronid ja augud. Laengukandjate difusioon ja triiv on pooljuhtseadmetes voolu ülekande aluseks. Kandja transpordiparameetrid on põhiparameetrid, mis kirjeldavad kandjate liikumist ja kontsentratsiooni, sealhulgas peamiselt kandja eluiga, difusioonikoefitsienti ning esi- ja tagapinna rekombinatsioonikiirusi. Need parameetrid peegeldavad otseselt pooljuhtmaterjalide füüsikalisi ja elektrilisi omadusi, mõjutades kandja kontsentratsiooni ja liikuvust; Dopingu kontsentratsioon on veel üks oluline parameeter, mis määrab kandja kontsentratsiooni, mõjutab selliseid parameetreid nagu materjali takistus ja kandja eluiga ning määrab seadme jõudluse.
Kandja kontsentratsioon
Enamik pooljuhtseadmeid on vähemuskandjad, näiteks räni päikesepatareid. Selles artiklis hiljem mainitud kandja parameetrid on kõik vähemuskandja parameetrid. Termilise tasakaalu seisundis on pooljuhtidel võrdne aukude ja elektronide kontsentratsioon ning nad on stabiilses olekus; Väliste stiimulite (nagu valgus, elekter, soojus jne) mõjul on pooljuhid mittetasakaaluseisundis, nii elektronide kui ka aukude arv suureneb, moodustades liigseid laengukandjaid. Laengukandjate eluiga tähistab üleliigsete laengukandjate olemasolu keskmist kestust ning laengukandjate kontsentratsioon järgib eksponentsiaalset lagunemisseadust.
Vedaja eluiga
Kandja eluea võib kandja rekombinatsiooni tüübi alusel jagada radiatiivseks rekombinatsiooni elueaks, Augeri rekombinatsiooni elueaks ja Shockley Read Halli (SRH) rekombinatsiooni elueaks. Kanduri eluiga on oluline parameeter, mis peegeldab materjalide ja seadmete defektide kontsentratsiooni, samuti oluline näitaja seadme lülituskiiruse, voolutugevuse, pinge ja muude omaduste mõõtmisel. Samuti mängib see olulist rolli optoelektrooniliste seadmete, näiteks pooljuhtlaserite, fotodetektorite ja päikesepatareide elektro-optilises ja fotokonversiooni efektiivsuses.
Pinna rekombinatsiooni määr
Kandurid kombineeruvad nii materjali sees kui ka pinnal. Pinna rekombinatsiooni kiirus (s) on füüsikaline suurus, mis kirjeldab kiirust, millega laengukandjad pinnal rekombineeruvad. Mida pikem on pinna komposiidi kasutusiga, seda madalam on pinna komposiidi määr ja vastupidi, seda kõrgem on pinna komposiidi kiirus. Pinna karedus, pinna rippuvad sidemed ja muud pinna füüsikalised omadused ja olekud on peamised tegurid, mis mõjutavad pinna rekombinatsiooni kiirust. Pinna rekombinatsiooni määr on oluline jõudlusparameeter, mis iseloomustab materjalide pinnakvaliteeti.
Tõhus eluiga
Kandja efektiivne eluiga on parameeter, mis ühendab hulgi kasutusea ja pinna rekombinatsiooni eluea ning iseloomustab konkreetse proovi kandja üldist eluiga. Praegu tuvastab enamik tuvastustehnoloogiaid kandja eluea efektiivse kandja elueana, mis ei suuda eraldada hulgi kasutusiga ja pinna rekombinatsiooni kiirust. Seetõttu on raske ükshaaval analüüsida pinnatöötlusprotsesside, puistedefektide ja dopingu mõju räniplaatide ja päikesepatareide jõudlusele.
Difusioonikoefitsient
Difusioonikoefitsient (D) on füüsikaline suurus, mis iseloomustab kiirust, millega laengukandjad läbivad liidest aja- ja pindalaühiku kohta. Difusioonikoefitsient ja kandja eluiga määravad ühiselt kandja difusiooni pikkuse, mis on tüüpiline materjali omaduste hindamise parameeter. Mida pikem on kandja difusiooni pikkus, seda parem on materjali kvaliteet; Päikesepatareide puhul, mida pikem on kandja difusiooni pikkus, seda parem on kandja eraldamise ja kogumise efektiivsus ning seda suurem on fotoelektrilise muundamise efektiivsus.
Doping
Doping: oluline samm pooljuhtide tootmises
Doping on vajalik samm funktsionaalsete pooljuhtide moodustamisel ning dopingu kontsentratsioon mõjutab oluliselt takistust ja kandja transpordi parameetreid. Sisemiste pooljuhtide ehk legeerimata pooljuhtide elektritakistus on toatemperatuuril väga kõrge. Kui dopingu kontsentratsioon suureneb, väheneb elektriline takistus ning kandja eluiga ja difusiooni pikkus vähenevad järk-järgult.
