Simulation photoconverters of porous-Si/Si with different anti-reflective coatings

Abstract

Целью данной работы является исследование перспективных фоточувствительных структур солнечной энергетики на основе гетероструктуры пористый Si/Si с просветляющими покрытиями и без них. Для моделирования фотоконвертированных параметров использовалась программа PC1D. Изучены спектры отражения кремниевых солнечных элементов без покрытия и с просветляющими покрытиями SiO ₂ , TiO _{2 , ZnO, ZnS.} Установлено, что коэффициент отражения чистой гетероструктуры пористый Si/Si на длине волны около 500 нм достигает 37 %, тогда как коэффициент отражения от АРО составляет не более 13 % для той же длины волны в случае падения света на 30°, а при угле падения солнечного света 45° значение коэффициента отражения составляет ⁓31% для пористого Si/Si и не превышает 16% для солнечных элементов с просветляющими покрытиями на длине волны около 500 нм. На основе исследованных структур были рассчитаны характеристики фотопреобразователя света, а также построены вольт-амперные характеристики. Первоначальные результаты моделирования показывают, что эффективность солнечных элементов на основе пористого Si/Si составляет около 17,5%. Значительного повышения эффективности солнечных батарей удалось достичь благодаря использованию антибликового покрытия. Среди четырех материалов просветляющее покрытие TiO ₂ имеет наибольшее значение эффективности, которое достигло 26,4%. Изучено влияние текстурирования фронтальной поверхности на эффективность солнечного элемента. В отсутствие текстурирования эффективность солнечного элемента пористого Si/Si составила 17,1%, а с текстурированием достигла значения 18,1%. Для конструкций с просветляющим покрытием эффективность составляет 17,3% (SiO2 ₎ , 25,4% (TiO2 ₎ , 19,8% (ZnO), 19,8% (ZnS) без текстурирования поверхности и 18,3% (SiO2 ₎ , 26,4% ( TiO ₂ ), 20,7 % (ZnO), 20,9 % (ZnS) с текстурированием. Рассмотрено влияние рабочей температуры на электрические характеристики солнечного элемента. Установлено, что повышение температуры приводит к снижению эффективности исследованных структур на: 2,5 % (без просветляющих покрытий), 2,3 % (SiO 2 ), 1,8 % (TiO 2 ), 2,4 % ₍ ZnO ₎ . , 2,9% (ZnS).