Оптимізація легування та геометрії шарів у гетероструктурах для підвищення ефективності фотоперетворення

Abstract

UA: У роботі досліджено вплив концентрації легування та товщини шарів на ефективність фотоперетворювачів на основі гетероструктури ZnO/porous‑Si/Si. Моделювання виконано у середовищі PC1D та доповнено чисельними експериментами в Matlab, що дозволило оцінити поведінку фотогенерації, рекомбінаційних процесів та параметрів ВАХ за різних конфігурацій структури. Встановлено, що оптимальні значення товщини ZnO (10 мкм), porous‑Si (1 мкм) та концентрації легування ZnO (10¹⁹ см⁻³) забезпечують максимальну ефективність 22,6%. Надмірне легування призводить до зростання рекомбінаційних втрат, що підтверджено моделями Matlab. Результати можуть бути використані для оптимізації конструкції високоефективних кремнієвих фотоперетворювачів. /// EN: The work investigates the influence of doping concentration and layer thickness on the efficiency of photoconverters based on the ZnO/porous-Si/Si heterostructure. The modeling was performed in the PC1D environment and supplemented with numerical experiments in Matlab, which allowed us to evaluate the behavior of photogeneration, recombination processes and I-V characteristics parameters for different configurations of the structure. It was found that the optimal values of the ZnO thickness (10 μm), porous-Si (1 μm) and ZnO doping concentration (10¹⁹ cm⁻³) provide the maximum efficiency of 22.6%. Excessive doping leads to an increase in recombination losses, which is confirmed by Matlab models. The results can be used to optimize the design of high-efficiency silicon photoconverters.