Die Diffusionslänge bezeichnet die typische Strecke, die ein ungebundenes Elektron oder Loch zurücklegt, bevor es sich mit einem anderen Elektron oder Loch verbindet. Diese typische Strecke, die ein Ladungsträger zwischen Erzeugung und Rekombination zurücklegt, wird als Diffusionslänge bezeichnet. Hochdotierte Halbleitermaterialien weisen höhere Rekombinationsraten und folglich kürzere Diffusionslängen auf.
Höhere Diffusionslängen sind ein entscheidender Faktor bei Halbleitermaterialien, da sie auf eine längere Lebensdauer hindeuten. Die durchschnittliche Distanz, die ein Träger von seinem Entstehungsort bis zu seiner Rekombination zurücklegen kann, wird als Minoritätsträgerdiffusionslänge bezeichnet, dem zweiten Parameter der Rekombinationsrate.
Wie wird die Diffusionslänge durch die Sammlungswahrscheinlichkeit beeinflusst?
Die Diffusionslänge und die Sammelwahrscheinlichkeit sind eng miteinander verknüpft. Art und Intensität der Rekombinationsprozesse im Halbleiter haben einen signifikanten Einfluss auf die Lebensdauer der Minoritätsträger. Die SRH-Rekombination ist der vorherrschende Rekombinationsprozess für viele Arten von Siliziumsolarzellen.
Die Anzahl der Defekte im Material bestimmt die Rekombinationsrate . Mit zunehmender Dotierung des Halbleiters steigt daher auch die Anzahl der Defekte in der Solarzelle . SRH-Umlagerungen treten infolge der Dotierung häufiger auf.
Zudem wird mit steigender Dotierung der Rekombinationsprozess selbst effektiver, da die Auger-Rekombination in hochdotierten und angeregten Materialien häufiger auftritt. Er wird maßgeblich durch das Herstellungsverfahren des Halbleiterwafers sowie die Verarbeitung beeinflusst.
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Die durchschnittliche Distanz, die ein angeregter Träger vor der Rekombination zurücklegt, wird als Diffusionslänge eines Trägertyps in einem Material bezeichnet. Sie lässt sich mit den folgenden Formeln berechnen:
L D =√D T
wobei „D“ der Diffusionsfaktor und „ T “ die Lebensdauer des angeregten Ladungsträgers ist.
