Исследование свойств оксидных полупроводников и разработка эффективных неорганических солнечных элементов на их основе

В ходе работы над проектом разработаны численные модели и проведено моделирование гетероструктур солнечных элементов (ZnO/Cu2O, ZnO/CuO, TiO2/Cu2O, Ga2O3/Cu2O) для исследования влияния толщины слоев, концентрации носителей заряда и ширины запрещенной зоны оксидных полупроводников на их фотоэлектрические характеристики. Проведены экспериментальные исследования влияния режимов магнетронного распыления в импульсном режиме со средней частотой 100 кГц при комнатной температуре в бескислородной среде на электрофизические и оптические свойства пленок ITO и AZO на стеклянных и гибких подложках. Получено минимальное удельное сопротивление пленок ITO равное 6,82·10-4 Ом·см, которое соответствует оптимальной мощности распыления 200 Вт и давлении в камере 2·10-3 мбар. Проведено исследование влияния режимов высокочастотного (ВЧ) магнетронного распыления керамических мишеней на скорость осаждения, структурные и оптические свойства пленок ZnO, TiO2, Ga2O3, Cu2O и CuO при комнатной температуре в бескислородной среде. Получено, что для осаждения пленок оксидов металлов с наибольшим размером зерен и низкой шероховатостью поверхности оптимальной является мощность ВЧ магнетронного распыления 75 Вт и давление в камере 5·10-3 мбар. Разработан и изготовлен автоматизированный измерительный стенд на основе емкостного метода для исследования фотоэлектрических параметров макетов солнечных элементов. Разработана блок-схема технологического маршрута и изготовлены макеты солнечных элементов на основе оксидных гетеропереходов методом магнетронного распыления при комнатной температуре в бескислородной среде. Получено, что наилучшая измеренная вольт-амперная характеристика соответствует гетероструктуре ITO/ZnO/Cu2O/Ag на стеклянной подложке, которая имеет значения плотности тока короткого замыкания и напряжения холостого хода 0,147 мА/см2 и 85 мВ соответственно.