Металлические наночастицы как эффективные рассеивающие центры для фотовольтаики

Abstract

С развитием солнечной энергетики и увеличением доли солнечных элементов в общемировой выработке электроэнергии первоочередную важность приобретает вопрос снижения стоимости и увеличения КПД солнечных элементов. В настоящее время большая часть производимых солнечный элементов изготавливается из пластин монокристаллического кремния толщиной 180–350 мкм, что обуславливает их высокую стоимость. В связи с этим происходит интенсивное развитие технологий производства тонкопленочных солнечных элементов, в которых полупроводник имеет толщину 1–2 мкм и расположен на подложке из более дешевого материала. При этом большие надежды связывают с развитием плазмонных тонкопленочных солнечных элементов. Для улучшения эффективности таких элементов в длинноволновом диапазоне используются металлические наноструктуры, которые поддерживают возбуждение поверхностных плазмо-нов [1] – коллективных колебаний электронов проводимости на границе раздела металл-диэлектрик. В ряде работ [1–3] было продемонстрировано, что использование нанострукутр на основе золота и серебра может в значительной степени увеличивать поглощающие свойства кремниевого слоя. Таким образом, особый интерес представляют менее изученные металлические наноструктуры на основе неблагородных металлов, таких как алюминий, никель, кобальт и др. В настоящей работе на основе результатов численного моделирования рассматривается возможность использования металлических наноструктур для увеличения эффективности солнечных элементов.