Моделирование функциональных характеристик фотоэлектрических преобразователей на основе многокомпонентного твердого раствора AlxGa1-xAs, полученного жидкофазной эпитаксией

  • Арустамян Д.А. Южно-Российский государственный технический университет (НПИ) им. М.И. Платова, Новочеркасск, Ростовская область, Россия
  • Чеботарев С.Н. Южно-Российский государственный технический университет (НПИ) им. М.И. Платова, Новочеркасск, Ростовская область, Россия
  • Лунин Л.С. Южно-Российский государственный технический университет (НПИ) им. М.И. Платова, Новочеркасск, Ростовская область, Россия
  • Лунина М.Л. Южный научный центр РАН, Ростов-на-Дону, Россия
  • Казакова А.Е. Южно-Российский государственный технический университет (НПИ) им. М.И. Платова, Новочеркасск, Ростовская область, Россия
  • Пащенко А.С. Южный научный центр РАН, Ростов-на-Дону, Россия
УДК: 539.231

Аннотация

В статье представлены результаты моделирования влияния состава полупроводниковых слоев, их толщины и уровня легирования на КПД фотоэлектрического преобразователя на основе твердых растворов AlxGa1-xAs. Показано, что оптимальный состав твердого раствора для базового слоя Al0,28Ga0,72As, толщина слоя — 100 мкм, а концентрация акцепторной примеси — 1019 см-3. Для слоя эмиттера Al0,1Ga0,9As толщина слоя — 50 нм, концентрация донорной примеси — 1016 см-3 и для широкозонного окна Al0,9Ga0,1As (толщина — 50 нм, концентрация — 2,5×1017 см-3). Эффективность преобразования может достигать 40,99% в условиях освещения AM 1,5.

Ключевые слова: солнечная энергетика, фотоэлектрические преобразователи, жидкофазная эпитаксия, моделирование

Информация об авторах

Давид Арсенович Арустамян
аспирант кафедры физики и электроники Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) имени М.И. Платова
e-mail: galeriandavid@gmail.com
Сергей Николаевич Чеботарев
д-р физ.-мат. наук, старший научный сотрудник лаборатории "Кристаллы и структуры для твердотельной электроники" Южного научного центра РАН, заведующий кафедрой физики и электроники Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) им. М.И. Платова
e-mail: chebotarev.sergei@gmail.com
Леонид Сергеевич Лунин
д-р физ.-мат. наук, заведующий отделом нанотехнологий, солнечной энергетики и энергосберегающих технологий Южного научного центра РАН
e-mail: lunin_LS@mail.ru
Марина Леонидовна Лунина
канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник лаборатории "Солнечная энергетика" Южного научного центра РАН
e-mail: lunin_LS@mail.ru
Алёна Евгеньевна Казакова
аспирант кафедры физики и электроники Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) имени М.И. Платова
e-mail: kazakovaalena92@gmail.com
Александр Сергеевич Пащенко
канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник лаборатории "Кристаллы и структуры для твердотельной электроники" Южного научного центра РАН
e-mail: as.pashchenko@gmail.com

Литература

  1. Андреев В.М., Хвостиков В.П., Ларионов В.Р., Румянцев В.Д., Палеева Е.В., Шварц М.З. Высокоэффективные концентраторные (2500 солнц) AlGaAs/GaAs-солнечные элементы // Физика и техника полупроводников. 1999. Т. 33. № 9. С. 1070-1072.
  2. Богатов Н.М., Матвеякин М.П., Першин Н.В., Родоманов Р.Р. Определение времени захвата неравновесного поверхностного заряда в полупроводниковых структурах по спаду фотоэдс // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2008. № 2. С. 57-61.
  3. Богатов Н.М., Корнеев А.И., Матвеякин М.П., Родоманов Р.Р. Влияние неравновесного заряда границы SiО2-Si на нестационарность спектральной характеристики солнечных элементов с субмикронным р-n-переходом // Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2006. № 4. С. 63-67.
  4. Власов А.С., Хвостиков В.П., Карлина Л.Б., Сорокина С.В., Потапович Н.С., Шварц М.З., Тимошина Н.Х., Лантратов В.М., Минтаиров С.А., Калюжный Н.А., Марухина Е.П., Андреев В.М. Концентраторные фотоэлектрические модули со спектральным расщеплением света С солнечными элементами на основе структур AlGaAs/GaAs/GaSb И GaInP/InGaAs(P) // Журнал технической физики. 2013. Т. 83. № 7. С. 106-110.
  5. Лозовский В.Н., Лозовский С.В., Чеботарев С.Н. Исследование краевого температурного эффекта при зонной сублимационной перекристаллизации // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2007. № 5. С. 52-56.
  6. Лозовский В.Н., Лозовский С.В., Чеботарев С.Н., Ирха В.А. Осаждение тугоплавких металлов на рельефные подложки методом зонной сублимационной перекристаллизации // Изв. высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2007. № 4. С. 68-70.
  7. Лунин Л.С., Сысоев И.А., Чеботарев С.Н., Пащенко А.С. Формирование квантовых точек InAs на подложках GaAs методом ионно-лучевого осаждения // Наука Юга России. 2010. Т. 6. № 4. С. 46-49.
  8. Лозовский В.Н., Ирха В.А., Чеботарев С.Н. Методика получения нанометок и их применение для позиционирования в сканирующей зондовой микроскопии // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2012. Т. 78. № 9. С. 33-36.
  9. Gudovskikh A.S., Kaluzhniy N.A., Lantratov V.M., Mintairov S.A., Shvarts M.Z., Andreev V.M. Numerical modelling of GaInP solar cells with AlInP and AlGaAs windows // Thin Solid Films. 2008. Vol. 516. Iss. 20. P. 6739-6743. doi: 10.1016/j.tsf.2007.12.016
  10. Чеботарев С.Н., Пащенко А.С., Лунина М.Л. Моделирование зависимостей функциональных характеристик кремниевых солнечных элементов, полученных методом ионно-лучевого осаждения, от толщины и уровня легирования фронтального слоя // Наука Юга России. 2011. Т. 7. № 4. С. 25-30.
  11. Чеботарев С.Н., Пащенко А.С., Лунин Л.С., Ирха В.А. Моделирование кремниевых тонкопленочных трехкаскадных солнечных элементов α-Si:H/μC-Si:O/μC-Si:H // Наука Юга России. 2013. Т. 9. № 4. С. 18-25.
  12. Арустамян Д.А., Чеботарев С.Н., Лунина М.Л., Сысоев И.А., Пащенко А.С., Казакова А.Е., Яценко А.Н. Зависимость характеристик солнечных элементов на основе AlGaAs от толщины и уровня легирования базы // Вестник Северо-Кавказского федерального университета. 2016. № 4 (55). С. 7-12.
  13. Мусалинов С.Б., Бычков И.В., Анзулевич А.П., Гудовских А.С. Моделирование двух и трехслойных просветляющих покрытий для гетероструктурных солнечных элементов // Вестник Челябинского государственного университета. 2015. № 7 (362). С. 60-63.
  14. Goldberg Yu.A. Handbook series on semiconductor parameters. Vol. 2. World Scientific, London, 1999, P. 1-36.
  15. Арсентьев И.Н., Лунин Л.С., Кузнецов В.В., Ратушный В.И., Шишков М.В., Улин B.П., Христенко А.Е., Смолин А.Ю. Получение твердых растворов gainasp на подложках пористого фосфида индия методом жидкофазной эпитаксии // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2006. № 1. С. 14-20.

Финансирование

Работа выполнена в рамках реализации Государственного задания на 2016 г. (007-01114-16 ПР), проект (0256-2014-0001), а также при поддержке РФФИ (17-08-01206).

Выпуск
Страницы
5-12
Прислано
2016-10-21
Опубликовано
2016-12-22