| Результаты этапа: Получены электроды из тонких пленок In2O3:F (IFO – Indium Fluorine Oxide) на кремниевый тестовых структурах. Исследованы электрические, оптические и барьерные свойства IFO на структурах IFO/(nn+)Si и IFO/(pp+)Si.
Определена величина контактного сопротивления IFO к диффузионным слоям (n+)Si и (p+)Si , исследованы
пассивирующие свойства IFO на структурах IFO/(p+nn+)Si и IFO/(n+pp+)Si. Изучено влияние концентрации фтора, температуры осаждения, состава газа-носителя и последующих отжигов на электрические, барьерные и пассивирующие свойства, а также на величину контактного сопротивления IFO к диффузионным слоям.
Получены и исследованы солнечные элементы с оптимизированными пленками In2O3:F.
Проведено исследование морфологии, электрических и оптических свойств ITO(Indium-Tin-Oxide), осажденных на кремниевые и стеклянные подложки при различных температурах. Изучено влияние соотношения метанол/вода в пленкообразующем растворе на свойства ITO.
По результатам проведенных исследований в 2007 году опубликованы две статьи: в журналах "Физика и техника полупроводников" и "Thin Solid Films", сделано 3 доклада на 22й Европейской Конференции по фотовольтаическому преобразованию солнечной энергии (Милан, сентябрь 2007 г.). |
| Результаты этапа: Созданы солнечные элементы конструкции LGCell с проволочной токособирающей сеткой на основе структуры Indium-Fluorine-Oxide (IFO)/(n+pp+)Cz-Si/Indium-Tin-Oxide (ITO) с эффективностью преобразования 19.2%. Кроме этого, мы получили кпд 17% для солнечного элемента LGCell на гетеропереходе со структурой IFO/(pp+)Cz-Si – рекордное значение для солнечных элементов на гетеропереходе TCO/Si. Эти результаты были получены благодаря оптимизации условий осаждения пленки IFO методом пиросол в комбинации с усовершенствованием технологии LGCell.
Проведено исследование фотоэлектрических и оптических свойств IZO(Indium Zinc Oxide) осажденного методом пиросол на кремниевые подложки с целью последующего использования в создании солнечных элементов. Изучалось влияние соотношения метанол/вода в пленкообразующем растворе и состава газа-носителя (аргон, азот,кислород) на свойства пленок IZO и параметры гетероперехода IZO/Si при различных температурах осаждения. Также исследовали влияние отжига пленок в различных средах после осаждения. Продемонстрировано применение пленок IZO в качестве прозрачного проводящего электрода для тыльной поверхности двустороннего солнечного элемента на структуре (n+pp+)Cz-Si. Лучший кпд солнечных элементов IFO/(n+pp+)Cz-Si/IZO составил 18,9%. Напыление пленки IZO на тыл вместо ITO дает лучшую пассивацию поверхности, но приводит к уменьшению кпд из-за относительно высокого удельного сопротивления полученных к настоящему времени пленок IZO. Дальнейшие работы по уменьшению сопротивления пленок IZO позволят увеличить эффективность LGCell.
По результатам проведенных исследований в 2008 году опубликована статья в журнале "Физика и техника полупроводников" и приняты в печать 2 статьи в журнал "Thin Solid Films", сделано 3 доклада на 23й Европейской Конференции по фотовольтаическому преобразованию солнечной энергии (Валенсия, сентябрь 2008г.) и 2 доклада на 2-м Международном симпозиуме по прозрачным проводящим оксидам (Крит, октябрь 2008 г.).
|
| Результаты этапа: В ходе выполнения гранта РФФИ № 07-08-00378 были изучены фотоэлектрические свойства гетеропереходов Transparent Conducting Oxide (TCO)/Si, полученных осаждением пленок ТСО методом ультразвукового спрэй пиролиза (pyrosol) в зависимости от основных параметров процесса осаждения. А именно, были исследованы пленки оксида индия, легированного фтором (IFO – Indium Fluorine Oxide) и оловом (ITO – Indium Fluorine Oxide), оксида цинка, легированного индием (IZO – Indium doped Zinc Oxide), а также оксида олова, легированного сурьмой (ATO – Antimony doped Tin Oxide).
Важно отметить, что если пленки ITO, IZO и ATO в большей или меньшей степени были исследованы ранее в качестве прозрачных электродов к солнечным элементам (СЭ) из кристаллического кремния, то пленка IFO является нашей пионерской разработкой. Причем, мы показали, что разработанный нами электрод из пленки IFO уникален, поскольку является единственным из известных прозрачных электродов, который формирует сильно выпрямляющий контакт к кремнию р-типа и, следовательно, может служить электродом к n+-Si эмиттеру. По этой причине основное внимание в данном проекте было уделено исследованию именно пленки IFO. В частности, были изучены фотоэлектрические свойства гетероперехода IFO/Si в зависимости от: температуры подложки, концентрации фтора и воды в пленкообразующем растворе, концентрации кислорода в кислородо-аргоновой смеси газа-носителя, длительности осаждения, а также параметров процесса отжига.
Пленки ITO, IZO и ATO формируют выпрямляющий контакт к кремнию n-типа и могут служить электродами к p+-Si слою. Однако переход АТО/Si характеризуется большим контактным сопротивлением, а также высокой скоростью поверхностной рекомбинации. Полученные пленки IZO наилучшим образом пассивируют поверхность кремния, однако, пока еще уступают пленкам ITO в величине контактного сопротивления.
Благодаря проведенным фундаментальным исследованиям были получены важные практические результаты, причем, выше мирового уровня (Таблица):
Parameter IFO/(n+pp+)Cz-Si IFO/(pp+)Cz-Si
Monofacial Bifacial Monofacial Bifacial
front front back front front back
Isc, mA/cm2 38.9 39.0 25.2 37.7 38.6 27.3
Voc, mV 633 641 628 618 620 610
FF, % 78.0 75.8 77.0 76.3 72.1 72.9
Eff, % 19.2 18.9 12.2 17.8 17.2 12.1
• Односторонний СЭ c КПД 19.2% на основе IFO/(n+pp+)Cz-Si структуры из обычного кремния Чохральского. Для сравнения, в 2008 г. в качестве рекордного был заявлен результат 19.1% [A. Das, Proceedings 33rd IEEE Photovolt. Spec. Conf., San Diego, 2008, 978-1-4244-1641-7], полученный методом screen-printing, причем из кремния Float zone.
• Двусторонний СЭ с лицевой/тыльной эффективностью 18.9%/12.2% на основе структуры IFO/(n+pp+)Cz-Si/ITO. Для сравнения, в 2009 г. был доложен результат 16.4%/14.4% для SiNx/(n+pp+)Cz-Si/SiO2/SiNx структуры [S. Gloger et. al., Proc. 24th EPVSEC, Hamburg, Germany, 2009, 1544-1547].
• Односторонний СЭ на основе гетероструктуры IFO/(pp+)Cz-Si с рекордным КПД 17.8%. Предыдущий рекорд был получен в 2006 г. на основе гетероперехода ITO/n-Si [H. Kobayashi, Solar Energy 80 (2006) 645] и составлял всего 16.2%.
• Двусторонний СЭ с лицевой/тыльной эффективностью 17.2%/12.1% на основе гетероструктуры IFO/(pp+)Cz-Si/IZO. Для сравнения, в 2007 году на основе гетероструктуры ITO/(nn+)Cz-Si, был получен двусторонний СЭ с лицевым/тыльным КПД 9.5%/3.6% [A. Simashkevich et. al., Proc. 22nd EPVSEC, Milan, Italy, 2007, 484-486].
По результатам проведенных исследований в 2007-2009 гг. были опубликованы 1 статья в журнале "Физика и техника полупроводников", 2 статьи в журнале "Thin Solid Films", 1 статья в журнале "Нанотехнологии: Наука и производство", сделано 9 докладов на Европейских Конференциях по фотовольтаическому преобразованию солнечной энергии (2007г. - Милан, 2008г. - Валенсия, 2009г. - Гамбург) и 2 доклада на 2-м Международном симпозиуме по прозрачным проводящим оксидам (2008г. – Крит, Греция).
|
