Одержання та вивчення властивостей гетероструктури ZnO/SiC/porous-Si/Si

Abstract

UA: У роботі наведено результати одержання гетероструктури ZnO/SiC/porous-Si/Si та вивчення її структурних та електрофізичних властивостей. Дослідження відбувалося в чотири етапи: отримання поруватих кремнієвих шарів; осадження плівок SiC методом твердофазної епітаксії; осадження плівок ZnO методом магнетронного розпилення; моделювання функціональних характеристик фотоперетворювача на основі виготовленої структури. На третьому етапі зразки були поділені на дві партії в залежності від тривалості процесу осадження (10 та 20 хвилин). За результатами скануючої електронної мікроскопії визначено параметри шарів досліджуваної структури, які в подальшому використано для моделювання фотоелектричних параметрів сонячного елемента ZnO/SiC/porous-Si/Si в симуляторі PC1D. Товщина шару ZnO визначає кількість випромінювання, що надходить до кремнієвого шару фотоперетворювача. Встановлено, що для зразків партії 2 було отримано вищий ККД – ефективність зростає із ростом плівки ZnO. EN: The paper presents the results of obtaining the ZnO/SiC/porous-Si/Si heterostructure and studying its structural and electrophysical properties. The research took place in four stages. At the first stage, porous layers on a silicon substrate were obtained. At the second stage, SiC films were deposited on the porous silicon surface by the solid-phase epitaxy method. ZnO films were deposited on the surface of SiC/porous-Si/Si heterostructures by magnetron sputtering. At the last stage, the functional characteristics of the photoconverter were modeled on the basis of the manufactured structure. The study of the chemical composition of each of the layers of the heterostructure was performed using an Oxford Instruments X-Max 80 mm2 energy dispersive spectrometer. The EDAX spectrum confirms the composition of each of the layers of the investigated heterostructure. At the third stage, the samples were divided into two batches depending on the duration of the deposition process (10 and 20 minutes). Based on the obtained structure, it was proposed to manufacture a solar cell. Based on the results of scanning electron microscopy, the parameters of the layers of the studied structure were determined, which were subsequently used to simulate the photovoltaic parameters of the ZnO/SiC/porous-Si/Si solar cell in the PC1D simulator. Other parameters of ZnO, SiC, porous Si and Si materials are taken from scientific literature. It was found that for structures with a ZnO film thickness of ⁓290 nm, the solar radiation conversion efficiency was 22.7%, for films with a thickness of ⁓970 nm – 23.1%. That is, for the samples of batch 2, the efficiency was obtained higher by 0.4%, that is, the efficiency of the solar cell increases with the increase in the thickness of the ZnO film. The thickness of the ZnO layer determines the amount of radiation that reaches the silicon layer of the photoconverter.