Фотоелектричні процеси в гетероструктурах на основі нанодисперсних Si і TiO2 - Автореферат

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТАвтореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук Робота виконана на кафедрі нанофізики конденсованих середовищ Інституту високих технологій Київського національного університету імені Тараса Шевченка Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор Скришевський Валерій Антонович Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Інститут високих технологій, завідувач кафедри нанофізики конденсованих середовищ; доктор фізико-математичних наук, професор Овечко Володимир Сергійович Київський національний університет імені Тараса Шевченка, професор кафедри електрофізики. Захист відбудеться ”27” вересня 2010 р. о 1500 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.001.31 Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 03022, м.Для реалізації цієї концепції проводиться оптимізація параметрів і технологічних етапів виробництва існуючих конструкцій кремнієвих СЕ, активно досліджуються структури з використанням квантово-розмірних елементів: квантових ям (КЯ) і квантових точок, проводяться дослідження дисперсних СЕ на основі органічних матеріалів і барвників, розробляються тонкоплівкові СЕ. Ефективність дисперсних СЕ визначається морфологією поруватого електроду, станом поверхні наночастинок, властивостями електроліту, умовами освітлення, параметрами глибоких і мілких рівнів. На даний момент, незважаючи на велику кількість публікацій з даної тематики, механізми протікання струму і параметри структур, що впливають на струм в матрицях взаємозвязаних TIO2 наночастинок (які є складовою частиною фотоперетворюючих структур на основі TIO2 шарів, гетероструктур з твердотільною змішуваністю, СЕ на основі електролітів) вивчені недостатньо. Обєктом дослідження були сформовані на тильному боці мультикристалічних кремнієвих СЕ Бреггівські дзеркала на основі шарів SIOX/SINX, та Бреггівські дзеркала з ПК на монокристалічній і мультикристалічній кремнієвій підкладинці р-типу, структури з барєром Шоткі з КЯ на основі ПК в області просторового заряду, дисперсні фотоперетворювачі на основі шарів наночастинок TIO2, гетероструктури n -SNO2:F/нанопоруватий-TIO2/INOHS/Au. Для досягнення поставленої мети застосовувалися такі методи дослідження: спектральні залежності коефіцієнта відбиття, пропускання, поглинання, зовнішньої квантової ефективності та вольтамперні характеристики - для дослідження електричних і оптичних властивостей СЕ з тильним БД на основі SIOX/SINX і ПК, гетероструктур n -SNO2:F/нанопоруватий-TIO2/INOHS/Au; кінетичні спектральні залежності коефіцієнта відбиття поруватих БД при адсорбційно-десорбційних процесах; метод термостимульованих струмів для дослідження електричного транспорту та локалізованих електронних станів дефектів у структурах Pt/нанокристалічний-TIO2/Ti; метод перехідних струмів для дослідження процесів переносу в системах нанопоруватий-TIO2/електроліт; матричний метод при моделюванні БД, чисельне моделювання параметрів СЕ з КЯ.Для збільшення ефективності СЕ сформованого на підкладинці товщиною 220 мкм було вибрано БД з положенням максимуму Бреггівського піка ?0=940 нм (Рис. У третьому розділі були експериментально досліджені сонячні елементи з тильними БД на основі бі-шарів SIOX/SINX і шарів ПК. Для дослідження впливу тильного рефлектора на ефективність мультикристалічного кремнієвого текстурованого СЕ були сформовані БД з 9-ти бі-шарів SIOX/SINX методом плазмохімічного осадження. Для визначення впливу багатошарового SIOX/SINX БД на час життя електронів на тільній стороні СЕ методом ?-PCD (дослідження затухання фотопровідності після опромінення лазером методом виміру коефіцієнта відбиття в мікрохвильовому діапазоні) була виміряна координатна залежність часу життя ? електронів (Рис 4а). а) б) Згідно координатної залежності часу життя електронів і з гістограми розподілу часу життя електронів (Рис 4б) видно, що для СЕ з тильним БД порівняно з СЕ без БД час життя електронів на поверхні збільшується завдяки пасиваційному ефекту.Вперше визначено вплив тильного SIOX/SINX рефлектора на ефективність обємного сонячного елемента на основі мультикристалічної кремнієвої двосторонньо текстурованої підкладинки з p-n переходом. Створено СЕ (125х125 мм) з тильним БД на основі SIOX/SINX шарів (9 бі-шарів, ?0=940 нм, NH/NL=1.5). Збільшення ефективності СЕ з тильним ЬД порівняно з сонячним елементом без тильного БД пояснено збільшенням довжини поглинання світла в області розташування Бреггівського піка. Вперше створено БД з ПК на основі мультикристалічної і монокристалічної кремнієвої підкладинки р-типу і мультикристалічної підкладинки з двостороннім текстуруванням і сформованим p-n переходом. Показано доцільність використання БД з поруватого кремнію як тильних рефлекторів для сонячних елементів на основі мультикристалічних кремнієвих підкладинок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ