«——【·前言·】——»硅光电管是一种应用广泛的光电探测器，常用于光通信、成像、传感和测量等领域。
在实际应用中，硅光电管常常工作在强磁场环境下，然而强磁场会对硅光电管中的电荷载流子密度，产生瞬态衰减的影响。
磁场对串联垂直结硅太阳电池底部，过量少数载流子瞬态密度的影响，太阳电池在开路瞬态操作中进行测试。
磁场通过拉普拉斯力的作用，将光发生的载流子从其初始轨迹偏转到侧面，降低其迁移、扩散和导电性，必定会影响瞬态过程的衰减时间。
底部过量少数载流子的瞬态密度是无限项之和，它们的不同谐波衰减时间被研究。
«——【·阳光如何转化成电力·】——»太阳电池的研究可以追溯到几个世纪以前，但仍然能够提供有趣的结果，并且未来可能领先于全球经济。
太阳电池是裸露的半导体电子元件，包括光伏太阳能电池板，在光线作用下产生电能。
它具有许多特征，根据饮食和细胞类型不同而不同。
因此有不同的技术可以直接将阳光转化为电力，其中最著名的是使用半导体材料如硅（Si）、锗（Ge）、硒（Se）或半导体化合物如砷化镓（GaAs）、硒化镉（CdTe）进行的光伏转换。
当太阳电池受光照射时，会产生电子-空穴对。
由于两种掺杂不同材料，接触形成的电场的存在，可以分离这些电荷的异号电荷，并产生电流。
这些光生载流子在太阳电池内扩散时会受到不同的复合过程的影响；复合现象表明了电荷载流子的收集，因此也就关系到太阳电池将太阳能转化为电力的效率。
有多个参数对此起到作用。
其中最重要的参数之一是现象学参数，用于质量控制的扩散系数（D）。
其中包括扩散长度（L），寿命以及Sf结的复合速度，少数载流子的反面Sb上的复合速度和电参数，包括串联和旁路电阻以及空间电荷区电容。
为了评估它们对太阳电池电流或电压响应的影响。
在不同的实验和理论条件下，以及在不同的操作模式下，研究过量少数载流子的复合参数，特别是在静态模式下。
在动态频率模式下和在瞬态动态模式下，晶体硅太阳能电池，可以采用不同的构架，包括垂直多级结（VMJ）太阳能电池。
一方面，它可以允许入射照明与空间电荷区平行，在所有区域上均匀且恒定，另一方面可以更好地收集短扩散长度中过量的少数载流子。
这些垂直多级结太阳能电池有两种类型，取决于单元之间的连接（n/p或n/p/p+），以便在并联连接电池时提高光发生的电流或在串联连接时提高电压。
通过操作点的变化获得的系列垂直结太阳能电池的瞬态研究，太阳电池在恒定的多光谱照明和磁场作用下保持不变。
采用边界条件，可以找到超越方程，从中获得特征值，这些特征值将能够绘制基底中过量少数载流子密度曲线。
«——【·理论研究·】——»2.1 实验装置下图展示了用于获得瞬态状态的实验装置用于太阳能电池表征的实验装置，该装置包括一个方波信号发生器（BRI8500），用于供应一个RFP50N06型MOSFET晶体管，两个可调电阻R1和R2。
一个置于磁场下的硅太阳能电池，一个数字示波器和一个用于信号采集和处理的微型计算机，以及一个多光谱光源用于照明太阳能电池。
2.2 实验装置的工作原理在时间小于零的情况下，太阳能电池处于恒定的多光谱照明下，MOSFET晶体管处于开启状态，并且太阳能电池仅与电阻R2串联。
这代表了稳态下的工作点F2 ，折射率非常接近于硅的最佳折射率，这导致TCO层中的光通量大量吸收，几乎不产生反射。
在时间等于零时，MOSFET晶体管开始关闭，在很短的时间（600-800纳秒）后，MOSFET完全关闭，电阻R1与R2并联，这对应于稳态下的工作点F1。
在此状态下，太阳能电池的工作点会发生变化，可以获得太阳能电池的瞬态响应。
瞬态状态是在稳态工作点F1和F2之间获得的。
太阳能电池的瞬态电压由数字示波器（Tektronics）记录，然后传递给微型计算机进行处理和分析。
通过改变电阻R1和R2，可以使稳态工作点F1和F2，在太阳能电池的I-V特性曲线上移动，这使得实验可以在该特性曲线的任何点上进行。
从开路到短路，在恒定的多光谱照明下，记录太阳能电池的电压或电流响应，下图给出了太阳电池在不同磁场值下的I-V特性。
斜率为1/R2和1/R1 + 1/R2的直线，分别给出了太阳能电池的工作点F1和F2。
显示了n+-p-p+型系列垂直结太阳能电池的结构。
太阳能电池的理论I-V特性。
n+-p-p+型系列垂直结太阳能电池的结构。
显示了在多色照明和磁场下的系列垂直结单元太阳能电池的图示：磁输运方程，照明沿结面平行到达受磁场影响的区域。
因此，光子被吸收，产生电子空穴对，这些电子空穴对可以在表面或体积上扩散或复合。
所有这些复合和发生扩散现象受以下连续性方程的控制:τ: 是太阳能电池基区寿命的过剩少数载流子。
δ(x): 表示基区中位置x处的过剩少数载流子密度。
G(z): 是基区中过剩少数载流子的发生速率。
其表达式由以下公式给出：ai和bi是太阳辐射的表格系数，是基区少数载流子在磁场下的扩散系数。
其表达式由以下关系式给出：硅表面呈金字塔形状的纹理处理。
连续性方程的解由以下关系式给出：这里的L(B)是过剩少数载流子的扩散长度，系数C1和C2是从以下边界条件决定的。
在结区：Sf表示结区载流子复合速率。
在背面区：Sb是p/p+结处的复合速率，其中存在一个电场，可以使光发生的少数载流子返回至(n+/p结）附近，以被收集。
3. 光电流密度太阳能电池的光电流密度可以从结区的少数载流子浓度梯度获得。
其表达式由费克定律给出：4. 背面区的复合速率在基区的过剩少数载流子的电流密度为P，当结区的复合速率很大(Sf 10 cm s-1-1之内)，这对应于太阳能电池的短路光电流，其导数被取消。
解决这个方程会导致在背面区基区的过剩的少数载流子的复合速率有两个表达式：Sb1和Sb2。
在暂态状态下，关于过剩的载流子(, ) δ x t 的连续性方程如下：方程通过考虑以下边界条件来解决：在结区，x = 0：在背面区，x = H：方程组构成了Sturn Liouville 问题，其解具有可分离变量的形式：X(x)代表少数载流子密度的空间部分，T(t)代表时间部分。
方程的一般解可以由以下关系式给出：其中n为指标，τc,n称为衰减时间常数，考虑到特征值和方程，载流子密度的确定表达式为：«——【·结果与讨论·】——»超越方程的解可通过方程的切线部分，与方程右侧的交点获得，针对不同磁场值的超越方程的图形解析，在断路附近显示出来。
通过这些解，可以计算出所研究的系统的各种参数和特性，进而进行分析和讨论。
下表给出了获得的超越方程的一些解，及不同磁场值下的衰减时间常数。
对不同的曲线和相应值的表格的分析显示，对于每种情况，当B=0 T、B=0.0001 T、B=0.0005 T时，本征值ωn增加、衰减常数τcn减小。
但是当从较弱的磁场过渡到较强的磁场时，本征值和衰减常数都会减小。
其中n=0对应于衰减的基本模式，n ≠ 0对应于n阶谐波。
将写成ωn而不是ω，并且所有涉及本征值的表达式都将带有该索引n，例如：ω1、ω2和ω3。
图中表示在B=0 T、B=0.0001 T和B=0.0005 T的磁场下，基本模式和各谐波状态在电路开路附近的少数载流子密度随时间变化的曲线。
图片显示，随着磁场的增大，载流子密度减小，瞬态衰减变慢。
不同n值对应的少数载流子密度都在下降，对于相对较长的观测时间，所有密度都趋向于同一极限。
总少数载流子密度，从一个可以标记为t0的时间开始与基本模式合并，这些曲线还显示，载流子密度随时间降低。
在某个时间（to>1.8 μs）之后，次级模式的密度变得微不足道，只有基本模式的密度还有较明显的存在。
因为在拉普拉斯力的作用下，磁场将光生载流子从其初始轨迹偏转向侧面，从而降低它们在太阳能电池的基底中的迁移率、扩散和导电性。
在磁场B = 0 T、扩散系数Sf = 1×101 cm/s、结厚度H = 0.02 cm、载流子寿命τ = 1×10−5 s、迁移率μ = 1350 cm2∙V−1∙S−1条件下，太阳能电池开路时的少数载流子密度分布。
在磁场B = 0.0001 T、扩散系数Sf = 1×101 cm/s、结厚度H = 0.02 cm、载流子寿命τ = 1×10−5 s、迁移率μ = 1350 cm2∙V−1∙S−1条件下。
太阳能电池开路时的少数载流子密度分布。
在磁场B = 0.0005 T、扩散系数Sf = 1×101 cm/s、结厚度H = 0.02 cm、载流子寿命τ = 1×10−5 s、迁移率μ = 1350 cm2∙V−1∙S−1条件下。
太阳能电池开路时的少数载流子密度分布，表中显示不同时间值对应的磁场值。
这与载流子在结区梯度的减小及可通过结区的载流子数量的减少有关，导致衰减时间变慢。
«——【·结论·】——»通过太阳能电池基底中过剩少数载流子的瞬态密度来研究竖直结硅太阳能电池的瞬态过程。
解决了特殊函数方程，得到了特征值与衰减时间常数，二者取决于磁场大小。
因此随着磁场的增加，特征值会减小，从而对瞬态载流子密度的衰减产生影响，后者也必然会减少，所以它取决于这些特征值。
总之，在串联成串的硅光电管中，磁场的存在会对载流子密度产生瞬态衰减的影响，进而导致光电转换效率下降。
因此，有效地解决磁场对硅光电管的影响，是实现高性能光电探测器的关键之一。
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