Например, Бобцов

ВЛИЯНИЕ ВКЛЮЧЕНИЯ ПЛАЗМОННЫХ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАНОЧАСТИЦ НА ПРОСВЕТЛЯЮЩИЕ СВОЙСТВА ОДНОРОДНЫХ ПОКРЫТИЙ ФОТОВОЛЬТАИЧЕСКИХ КРЕМНИЕВЫХ СТРУКТУР

Аннотация:

Предмет исследования. Проведен теоретический анализ эффективности просветляющих покрытий на основе плазмонных серебряных (Ag) и диэлектрических кремниевых (Si) наночастиц для фотовольтаических кремниевых структур. Резонансные свойства таких частиц в оптическом диапазоне обусловливают увеличение эффективности поглощения света в активном слое кремниевых элементов. Особенностью рассматриваемой структуры является сочетание в одном композиционном слое функции электрического контакта и просветляющего покрытия. Метод. Расчеты выполнены в пакете CST Microwave Studio с использованием метода конечных разностей в частотном режиме (FDFD). Оптические параметры материалов задавались согласно экспериментально измеренным данным. В расчете варьировались геометрические параметры композитного слоя: размеры и расположение частиц. Выполнено сравнение эффективности поглоще- ния света с применением различных вариантов покрытия: оксид индия-олова (ITO), ITO со сферическими наночастицами, расположенными на поверхности ITO, ITO со сферическими наночастицами, расположенными на поверхности активного слоя. Исследованы разреженные решетки частиц с радиусами от 15 до 80 нм. Частицы таких размеров обладают преимущественно дипольными резонансными откликами. Основные результаты. Расчетным путем показано, что внедрение наночастиц в покрытие приводит к существенному искажению спектра поглощения в диапазоне длин волн 300–800 нм и появлению на нем резонансных особенностей. Последнее связывается нами с резонансными свойствами наночастиц. Показано, что резонансный отклик частиц, располагающихся на поверхности ITO, сходен с откликом свободных частиц. При этом на резонансных частотах происходит резкое уменьшение поглощения света в активном слое. Резонансный отклик наночастиц, расположенных в объеме слоя ITO, значительно отличается от отклика сво- бодных частиц: уменьшается резонансная частота, снижается добротность. Показано, что при увеличении размера Ag- и Si-наночастиц, располагающихся на поверхности ITO, происходит уменьшение интегрального поглощения до 25%. Для Ag-частиц, располагающихся в объеме ITO, характерно монотонное уменьшение интегрального поглощения до 30% при уменьшении их размера. Максимальное влияние на интегральный показатель поглощения оказывают Si-частицы размером 50 нм. Практическая значимость. Результаты работы могут быть полезны для понимания физики работы просветляющих композиционных покрытий с включением наночастиц и использованы разработчиками солнечных кремниевых элементов

Ключевые слова:

Статьи в номере