-Формирование и свойства вертикально-ориентированных кремниевых наноструктур для многопереходных солнечных элементов на гибких подложках

Данная работа направлена на проведение исследований по разработке физико-технологических основ формирования фотоэлектрических преобразователей новой конструкции с вертикально-ориентированными многопереходными кремневыми наногетероструктурами на гибких подложках, обладающих высокой эффективностью преобразования на уровне кремниевой солнечной энергетики. Предлагается использовать верхний вертикальный переход на основе a-Si:H p-i-n структур, часть которого расположена перпендикулярно поверхности подложки. В этих вертикальных областях поглощение солнечного излучения значительно выше, чем в планарном варианте, что приводит к увеличению оптической толщины i- области p-i-n структуры, без увеличения ее физической («электрической») толщины, и, следовательно, без уменьшения тянущего электрического поля, разделяющего носители заряда и препятствующего рекомбинации. Повышение эффективной оптической толщины верхнего перехода с сохранением электрического поля позволяет повысить КПД верхнего перехода и достичь больших значений тока короткого замыкания, и, следовательно, получить согласование по току с нижним переходом. Расчет конструкции будет проведен с использованием трехмерного компьютерного моделирования. В работе будут рассмотрены различные метода формирования вертикально ориентированных кремниевых наноструктур, включая наносферную литографию и плазмохимическое травление кристаллического кремния. Исследуемые структуры будут состоять из нескольких слоев таких как: широкозонный эмиттер, туннельные и p-i-n переходы, прозрачные проводящие покрытия, созданные с помощью плазмохимического осаждения, атомно-слоевого осаждения, магнетронного распыления или методами термического распыления и, в конечном счете, интегрированные в гибкую полимерную матрицу. Структурные, оптические, фотоэлектрические и электрофизические свойства наноструктур будут исследованы с помощью широкого набора экспериментальных методов. Будут проведены исследования электронных свойств многопереходных солнечных элементов сложной геометрической формы, включающие исследование объемных свойств слоев, свойств границ раздела и определение их влияния на свойства гетероструктур; исследование влияния различных методов травления, обработки поверхности и условий осаждения слоев на параметры слоев и границ раздела; поиск путей повышения эффективности преобразования солнечных элементов.