Совместное использование слоя черного кремния и пленки ZnO в солнечных элементах

Abstract

В последнее время в качестве фронтальных антиотражающих поверхностей солнечных элементов большой интерес представляет черный кремний (b-Si). Однако низкая стабильность структурных и оптических свойств во времени b-Si затрудняет его практическое применение в производстве солнечных элементов. В данной работе для решения указанной проблемы предлагается использовать сплошные стабилизирующие пленки оксида цинка, легированные алюминием (ZnO:Al). Пленки ZnO:Al получены золь-гель осаждением при температурах отжига 350…5500C с применением различного типа реагентов. Методами атомно-силовой микроскопии и оптического пропускания исследована зависимость структурных, морфологических и оптических свойств ZnO:Al пленок от условий осаждения. Полученные пленки имели коэффициент оптического пропускания до 95% в широком спектральном диапазоне. Слои b-Si формировали методом реактивного ионного травления монокристаллических кремниевых пластин в среде газовой смеси SF6/O2. Морфологию поверхностей слоев b-Si исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа, а оптические свойства - на спектрометре, оборудованном интегрирующей сферой. Изучены структурные изменения и геометрические параметры b-Si в зависимости от расходов применяемых газов и продолжительности травления. Слои b-Si имели низкое значение коэффициента отражения (меньше 2%) в оптическом диапазоне 500…1000 нм. Проанализирована возможность совместного использования пленок ZnO:Al и слоев b-Si в качестве антиотражающих поверхностей солнечных элементов. Методом конечных разностей во временной области показано, что пленки ZnO:Al могут не только обеспечить стабильность во времени слоев черного кремния, но и дополнительно уменьшить отражение солнечного излучения до 1% в спектральном диапазоне функционирования кремниевых солнечных элементов.