ESTUDIO DEL EFECTO POOLE-FRENKEL EN SIMULACI´ON DE DISPOSITIVOS DE SILICIO AMORFO HIDROGENADO

H. RAMIREZ; F.A. RUBINELLI

Villa Carlos Paz, Córdoba

Congreso; 97ª Reunión Nacional de la Asociación de Física Argentina; 2012

Asociación Física Argentina

El silicio amorfo hidrogenado (a-Si:H) constituye uno de los materiales más empleados en conversión fotovoltaica. Las celdas solares más simples de a-Si:H son del tipo p-i-n, mientras las junturas dobles o triples que conectan dos (o tres) celdas p-i-n mediante una juntura de recombinación (TRJ), unión n-p, donde se recombinan los portadores foto-generados en las distintas junturas p-i-n, son más eficientes. El transporte de portadores en a-Si:H es fuertemente afectado por los estados en el gap. Los más superficiales funcionan como trampas (pozos de potencial) atrapando y re-emitiendo los portadores desde los estados localizados a las bandas y los más profundos funcionan como centros de recombinación de electrones y huecos. El efecto Poole-Frenkel (PFE) describe cómo los portadores atrapados en dichos estados son promovidos a las bandas. Dicho efecto consiste en la reducción de la altura efectiva del pozo de potencial asociado a cada estado del gap, facilitando la liberación de los portadores a sus respectivas bandas de estados libres. La reducción de la barrera se debe a la atracción coulómbica existente entre los portadores libres y las trampas cargadas con signo opuesto. En el formalismo del transporte eléctrico en dispositivos, el efecto PFE se traduce en un incremento de las secciones eficaces de captura de las trampas cargadas que resultan función de la magnitud del campo eléctrico presente en la ubicación de la trampa [1]. El campo eléctrico inherente presente dentro de la capa intrínseca de un dispositivo p-i-n, es reducido cuando una tensión directa es aplicada externamente al dispositivo e incrementado cuando la tensión es inversa. Por lo tanto, el PFE afecta principalmente la corriente que circula en la juntura para voltajes inversos, incrementando la corriente a obscuras con el aumento de la tensión inversa aplicada. En tensiones directas el efecto es menor y disminuye con la tensión aplicada. Usando el código numérico D-AMPS, examinamos junturas simples (p-i-n) de a-Si:H analizando sus curvas de corriente-tensión (J-V) bajo iluminaci´on y a obscuras. Los datos de partida son parámetros resultantes de ajustes a curvas J-V experimentales [2] sin aplicar el efecto Poole-Fenkel. Analizamos en primera instancia cómo el efecto PFE impacta sobre nuestros resultados y a posteriori investigamos cómo deberían cambiarse los parámetros eléctricos al incluir el efecto PFE en las simulaciones. El estudio del efecto PFE tiene importancia en el modelado de junturas TRJ, ya que su inclusión permite magnificar la recombinación efectiva entre los portadores foto-generados en las sub-celdas de una celda múltiple.