Фізико-технологічні основи оптимізації плівкових сонячних елементів на основі сульфіду та телуриду кадмію - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОФІЗИКИ І РАДІАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ УДК 621.383:537.221 дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наукНауковий консультант: Заслужений діяч науки і техніки України, доктор фізико-математичних наук, професор Бойко Борис Тимофійович, Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут” МОН України, завідувач кафедри фізичного матеріалознавства для електроніки та геліоенергетики. Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Беляєва Алла Іванівна Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут” МОН України, професор кафедри загальної та експериментальної фізики; доктор фізико-математичних наук, професор Клюй Микола Іванович Інститут фізики напівпровідників НАН України, провідний науковий співробітник. Захист відбудеться “12” листопада 2007 р. о 14 00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.245.01 у Інституті електрофізики і радіаційних технологій НАН України за адресою: 61003, м. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту електрофізики і радіаційних технологій НАН України за адресою: 61024, м.Плівкові СЕ з базовим шаром CDTE є одними з найбільш перспективних для наземного застосування, оскільки у відповідності до ширини забороненої зони телуриду кадмію (Eg=1,46 ЕВ) такі приладові структури мають максимальний серед одноперехідних напівпровідникових фотоелектричних перетворювачів теоретичний коефіцієнт корисної дії (ККД) - 29%. Тому в промислових умовах для осадження базових шарів CDTE застосовують метод хімічного вакуумного випаровування, який характеризується меншими температурами осадження (~500ОС), що дає можливість використовувати економічні скляні підкладки, які містять натрій. У той же час дослідження, спрямовані на розробку СЕ на основі CDS/CDTE таким високотехнологічним та добре адаптованим до промислового виробництва методом, як термічне вакуумне випаровування, за рідким виключенням, не проводяться. Отже, необхідність проведення даного дисертаційного дослідження, присвяченого розробці фізико-технологічних основ оптимізації плівкових СЕ на основі CDS/CDTE, зумовлена тим, що існуючі підходи до розробки таких приладових структур, по-перше, вже не забезпечують подальшого підвищення ККД і гальмують створення економічних промислових технологій для їх широкомасштабного виробництва, а по-друге, не дають можливості реалізовувати перспективні для розвитку наземної та космічної фотоенергетики конструкції сонячних елементів. Визначити фізичні закономірності впливу технологічних параметрів виготовлення базового та сполучених шарів приладової структури на ефективність фотоелектричного перетворення у плівкових сонячних елементів на основі CDS/CDTE.При цьому, внаслідок існування в системі CDCL2-CDTE низькотемпературної евтектики, відбувається перекристалізація базового шару, що знижує вимоги стосовно високої вихідної якості кристалічної структури CDTE, яка раніше досягалася шляхом осадження базових шарів у квазізамкненому обємі в умовах, близьких до термодінамічно рівноважних. Визначено, що суттєвою проблемою при створенні ефективних плівкових СЕ на основі CDS/CDTE залишається формування фронтальних прозорих електродів на основі легованих плівкових шарів оксидів металів, фізико-технологічні режими одержання яких були б адаптовані до технологічного процесу створення СЕ. Наприкінці першого розділу зроблено висновок про необхідність еволюції існуючої фізичної моделі оптимізації плівкового СЕ на основі CDS/CDTE та сформульовані основні експериментальні проблеми, які необхідно вирішити для підвищення ККД та деградаційної стійкості таких приладових структур в умовах інтенсивної дифузійної, міжфазної взаємодії сполучених шарів та розвинутої зернограничної поверхні базового шару телуриду кадмію. Було встановлено, що після відпалу на повітрі за температури 430ОС протягом 25 хвилин, який моделює вплив на властивості плівок ZNO:Al обовязкової при виготовленні ефективних СЕ на основі CDS/CDTE “хлоридної” обробки, концентрація основних носіїв заряду (n) у шарах зменшується на кілька порядків, що викликає відповідне збільшення R?. Було визначено, що у плівках ITO поза залежністю від режимів формування, як і у плівках ZNO:Al, після відпалу на повітрі за температури 430ОС протягом 25 хвилин спостерігається зростання R?, що зумовлено зменшенням n.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ