ИСТИНА

Проект предполагает проведение научно-исследовательских работ, направленных на прорыв в фотовольтаике путем использования наноструктур для повышения эффективности и снижения стоимости кремниевых солнечных элементов (СЭ). Основной целью данного проекта является развитие подходов, которые могут повысить эффективность кремниевых СЭ и снизить затраты на их создание за счет использования наноэффектов, обеспечиваемых применением наноматериалов. Применение наночастиц (НЧ) может повысить эффективность СЭ (например, путем более эффективного использования солнечного спектра за счет эффектов down-conversion, up-conversion, плазмонного резонанса, а также рассеяния излучения на НЧ), а также снизить нагрев СЭ в процессе эксплуатации, при этом уменьшить затраты и сделать фотоэлектрическое преобразование энергии более конкурентоспособным по сравнению с другими источниками энергии. Предлагается исследовать применение НЧ в кремниевых СЭ с гетеропереходом на основе структур ITO/(nn+)c-Si (ITO – Indium Tin Oxide) и/или IFO/(pp+)c-Si IFO (IFO – Indium Fluorine Oxide), а также в СЭ с p–n переходом на основе структур (p+nn+)c-Si и/или (n+pp+)c-Si. Солнечные элементы предлагается изготавливать согласно конструкции LGCell – Laminated Grid Cell: с антиотражающим покрытием из пленок ТСО (Transparent Conducting Oxides) и проволочными контактами, прикрепляемыми к поверхности ТСО с помощью ламинационной пленки низкотемпературным методом ламиниро-вания. Будут использованы такие наноматериалы, как 1. кремниевые НЧ, в частности, сильнолегированные (n+ и p+), и 2. металлические НЧ, в частности, из золота и серебра. Для нанесения слоя НЧ (полупроводниковых и металлических) предлагается впервые использовать безвакуумный экономичный метод ультразвукового спрей-пиролиза (pyrosol). Для нанесения пленок TCO также будет использован метод pyrosol. Следует отметить, что спрей пиролиз является наиболее простым и дешевым из известных методов. НЧ будут вводится между кремниевой подложной и пленкой ТСО и/или в пленку ТСО, и/или в ламинационную пленку.

В ходе работ по проекту были исследованы и оптимизированы параметры нанесения кремниевых наночастиц (НЧ) из сильнолегированного кремния n-типа (nano-n+) и p-типа (nano-p+), а также НЧ серебра на кремниевые подложки методом ультразвукового спрей-пиролиза. Была создана установка с возможностью применения электростатического поля в процессе нанесения НЧ методом ультразвукового спрей пиролиза. Применение электростатического поля позволило сократить длительность осаждения и уменьшить расход раствора для достижения необходимого покрытия НЧ поверхности кремниевой подложки. Введение НЧ сильнолегированного кремния между кремниевой подложкой и пленкой TCO привело к улучшению фотоэлектрических свойств полученных структур по сравнению со структурами на гетеропереходах IFO/(pp+)с-Si и ITO/(nn+)с-Si. Исследовано применение различных пленок прозрачных проводящих оксидов TCO (оксида индия легированного оловом-ITO, оксида индия легированного фтором-IFO и легированного фтором и индием оксида цинка - FIZO) для создания гетероперехода на кремниевой подложке с нанесенным слоем НЧ Ag. Созданы и исследованы лабораторные образцы кремниевых солнечных элементов на основе гетеропереходов IFO/nano-Ag/p-Si, FIZO/nano-Ag/p-Si, а также ITO/nano-Ag/n-Si.