You are here

Longitud de Difusión

Información General

  1. La longitud de difusión es la longitud media de un portador que se mueve entre su generación y su recombinación.
  2. Los materiales semiconductores que están fuertemente dopados tienen mayores tasas de recombinación y, por consiguiente, tienen longitudes de difusión más cortas.
  3. Las longitudes de difusión más altas son indicativos de materiales con tiempos de vida más largos, y por lo tanto es una cualidad importante a considerar con materiales semiconductores.

El segundo parámetro relacionado con la tasa de recombinación, la "longitud de difusión de los portadores minoritarios," es la distancia promedio en la que un portador puede moverse desde el punto de generación hasta que se recombina. Como veremos en el próximo capítulo, la longitud de difusión está estrechamente relacionada con la probabilidad de coleccíon.

El tiempo de vida de portadores minoritarios y la longitud de difusión dependen fuertemente del tipo y la magnitud de los procesos de recombinación en el semiconductor. Para muchos tipos de células solares de silicio, la recombinación SRH es el mecanismo de recombinación dominante. La tasa de recombinación dependerá del número de defectos presentes en el material, de modo que al mismo tiempo que el dopaje del semiconductor aumenta los defectos en la célula solar, el dopaje también aumentará la tasa de recombinación SRH. Además, puesto que la recombinación Auger es más probable en el material fuertemente dopado y excitado, el proceso de recombinación aumenta al aumentar el dopaje. El método utilizado para fabricar la oblea de semiconductor y el procesamiento también tiene un impacto importante en la longitud de difusión.

Mapa de colores de una célula solar PERL policristalina de alta eficiencia. El porcentaje se refiere a la fracción de los portadores generados con la luz y las variaciones entre una región y otra se deben a variaciones en la longitud de difusión en la célula solar causada por los bordes de grano en el material policristalino.

En el silicio, el tiempo de vida puede ser tan alto como 1 mseg. Para una sola célula solar de silicio cristalino, la longitud de difusión es típicamente de 100-300 micras. Estos dos parámetros dan una indicación de la calidad del material y su idoneidad para el uso de células solares.

La longitud de difusión está relacionada con la vida de los portadores a través de la difusión de acuerdo con la siguiente fórmula:

,

dónde:
L es la longitud de difusión en metros;
D es la difusividad en m²/s y
τ es el tiempo de vida en segundos.

La siguiente calculadora proporciona una forma de conversión entre el tiempo de vida y la longitud de difusión utilizando unidades más familiares. La difusión se puede encontrar en los apéndices.

Lifetime - Diffusion Length Calculator


Conversion from minority carrier diffusion length to lifetime

Conversion from minority carrier diffusion length to lifetime