СОЗДАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОПЕРЕХОДНЫХ ГЕТЕРОСТРУКТУР СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ОСНОВЕ ШИРОКОЗОННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Подготовлены твердотельные мишени Si₃N₄, SiC, ZnO. Освоены технологии подготовки подложек, нанесения электродов, и особое внимание уделено технологии получения слоёв пористого кремния на поверхности Si(100) методом анодирования в электролите. Методами рамановской спектроскопии, малоуглового рентгеновского рассеяния и атомно-силовой микроскопии исследованы фазовый состав и морфология поверхности наноразмерных плёнок Si₃N₄, полученных ВЧ-магнетронным напылением в интервале температур подложки от 40 до 800°С. Установлено, что рост температуры подложки при напылении до Т=800°С увеличивает относительную площадь поверхности плёнки Si₃N₄ более чем на порядок. На полученных гетероструктурах (Cu,Ag)/p - Si(100)/n - Si₃N₄/(Cu,Ag) солнечных элементов согласно стандартной методике AM1.5 (1000 Вт/м², 25°C) на имитаторе солнечного излучения ST-1000 определены: плотность тока короткого замыкания J=18,6 мA/cм², напряжение холостого хода U=0,538 В, фактор заполнения FF=51% и эффективность преобразования солнечной энергии (КПД) 6,38%. Можно считать установленным фактом получение потенциального барьера высотой 0,9 - 1,0 эВ на границе раздела Si/Si₃N₄ однопереходного солнечного элемента. Получены гетероструктуры с использованием слоя пористого кремния (ПК): Al/Ag/p - Si(100)/ПК/ZnO/Ag/Al и Al/Ag/p - Si(100)/ПК/ZnO/SiC/Ag/Al. Установлено, что нанесение пассивирующего слоя SiC привело к увеличению прямого максимального тока на два порядка и обратного максимального напряжения более чем в 4 раза, кроме того, зафиксировано отсутствие фоточувствительности этих диодных структур в интервале длин волн 400 - 850 нм. Полученные результаты способствуют решению проблемы снижения стоимости и повышения эффективности солнечных элементов за счёт привлечения новых материалов, создания новых конструкций и использования простых и дешёвых технологий.Результаты исследования будут использованы при создании солнечных элементов на основе соединений Si₃N₄, SiC и ZnO, а также при разработке рекомендаций по созданию фотовольтаических ячеек солнечных батарей.