Исследования по поиску путей создания выскоэффективных фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии нового типа

Цель: моделирование режимов работы солнечных элементов на основе гетероструктур ZnSiP₂ на Si-подложке и солнечных элементов на основе GaN-нитевидных нанокристаллов, выращенных на Si-подложке. Предложены конструкции двухпереходных монолитных решеточно-согласованных солнечных элементов (СЭ) на основе системы материалов ZnSiP₂/Si. Определено влияние толщины фотоактивной области и времени жизни не основных носителей заряда в слоях ZnSiP₂ на эффективность преобразования энергии падающего солнечного излучения с помощью рассматриваемых гетероструктур. Показано, что СЭ на основе гетероструктур ZnSiP₂/Si могут достигать КПД 28.8% при AM1.5D 100 mW/см² и 33.3% при AM1.5D 200 W/см². Также предложены конструкции тандемных СЭ на основе интеграции кристаллической кремниевой подложки и массивов GaN-нитевидных нанокристаллов. Предложенный подход характеризуется рядом преимуществ, включающим пассивацию лицевой поверхности кремния и формирование широкозонного окна при росте массива нитевидных нанокристаллов, высокие антиотражающие и транспортные свойства массива нитевидных нанокристаллов, технологическую простоту создания СЭ. С помощью методов численного моделирования показано, что СЭ на основе данной системы материалов могут демонстрировать КПД, превышающий 20%.