alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2019.28-33.015-022alternative-1813Research ArticleВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА, СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКАRENEWABLE ENERGY, SOLAR ENERGYОсобенности поглощения излучения в кремнии c поверхностной текстурой и его влияние на свойства фотоэлектрических преобразователейThe Features of Radiation Absorption in Silicon with Surfacial Structure and Its Influence on Photoelectric Converters Propertieshttps://orcid.org/0000-0003-2943-5844ЗайнабидиновС.ZainabidinovS.

Сиражиддин Зайнабидинович Зайнабидинов д-р физ.-мат. наук, профессор кафедры физики, академик АН РУз.

д.129, ул. Университетская, г. Андижан, 170100, Узбекистан

Sirajidin Zainabidinov D.Sc. in Physics and Mathematics, Professor at Chair of Physics

129 University Str., Andijan, 170100, Uzbekistan

agsu_info@edu.uzhttps://orcid.org/0000-0003-1986-2199АлиевР.AlievR.

Райимжон Алиев д-р техн. наук, профессор кафедры физики

д.129, ул. Университетская, г. Андижан, 170100, Узбекистан

Rayimjon Aliev  D.Sc. in Engineering, Professor of Physics Department

129 University Str., Andijan, 170100, Uzbekistan

agsu_info@edu.uzМуйдиноваМ.MuydinovaM.

Мадина Муйдинова магистр, преподаватель кафедры физики

д.129, ул. Университетская, г. Андижан, 170100, Узбекистан

Madina Muydinova M.Sc., Lecturer of Physics Department

129 University Str., Andijan, 170100, Uzbekistan

agsu_info@edu.uzАндижанский государственный университет им. З.М. БабураУзбекистанAndijan State University named after Z.M. BaburUzbekistan201913122019028-331522Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20192019Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/1813

Исследовано влияние текстурирования фронтальной поверхности и толщины базового поликристаллического и мультикристаллического кремния на основные параметры фотоэлектрических преобразователей энергии. Сопоставлены виртуальные и экспериментальные результаты зависимости фотоэлектрических характеристик от толщины базы.

При проведении экспериментов использована традиционная планарная диффузионная технология. В качестве базового материала применялись кремниевые однослойные эпитаксиальные слои с удельным электрическим сопротивлением 1÷3 Ом·см, выращенные на подложках из низкоомного кремния с 0,001 Ом·см. Формирование эмиттерной области осуществлялось высокотемпературной диффузией. Концентрация легирующей примеси (фосфора) в эмиттерном слое составляла 1019÷ 1021см-3 .

Проведены измерения оптических характеристик фронтальной поверхности созданных фотоэлектрических преобразователей (ФП) и их вольт-амперных характеристик при освещении симулятором солнечного излучения. Произведено слияние результатов измерения основных фотоэлектрических параметров экспериментальных и виртуальных ФП в зависимости от толщины базового кремния. Расчетный анализ влияния толщины базы на фототок короткого замыкания кремниевого ФП с диффузионным р-n-переходом показал, что, если использовать способ текстурирования фронтальной поверхности, можно получить высокие значения плотности тока при существенно меньших значениях толщины. Произведены расчеты некоторых физических параметров процесса поглощения излучения в кремнии, в частности, зависимости глубины проникновения излучения от длины волны. Установлено, что расчетные значения коэффициента отражения от поверхности кремния приблизительно соответствуют экспериментальным данным, полученным для кремниевых ФП.

Полученные результаты подтверждены особенностями изменения глубины поглощения солнечного излучения в объеме кремния после взаимодействия с поверхностным рельефом или текстурой. Представляется целесообразным рассмотреть результаты данной работы в качестве основы для разработки метода по дальнейшему снижению толщины кремниевой базы для создания эффективных фотоэлектрических преобразователей энергии, что важно с экономической точки зрения.

The paper researches the influence of front surfaces texturing and a thickness of basic polycrystalline and multicrystalline silicon on the main photoelectric parameters of photoelectric converters. We have compared the virtual and experimental results of dependence of photoelectric parameters on a thickness of base.

In experiments, we have employed the planar diffuse technology. As a base material, the silicon single-layered epitaxial layers with resistivity of 1÷3 Om·sm which have been grown up on substrates from silicon with resistivity of 0.001 Om·sm are used. Formation emitter areas has been carried out by high-temperature diffusion. The concentration of an alloying impurity (phosphorus) in an emitter layer is 1019 ÷ 1021 sm-3 .

We have made calculations of optical characteristics of a front surface the Solar cell (SC) and their voltagecurrent characteristics at illumination by a sunlight simulator and merge together the calculations results of the basic photoelectric parameters of experimental and virtual SC depending on a base silicon thickness. The settlement analysis of influence of a thickness of base on a Silicon SC photocurrent with diffuse p-n-junction shows that if to use a way of front surface texturing, it is possible to receive high values of a current at essentially smaller values of a thickness. Calculations of some physical parameters of radiation absorption in silicon are made, in particular, calculation of dependence of radiation absorption depth on its wave length. Settlement values of a factor of reflexing from a silicon surface approximately corresponds to the experimental data received for silicon SC. The results obtained are confirmed due to the peculiarities of changing the depth of absorption of solar radiation in the silicon volume after interaction with a surface relief or texture.

It is represent expedient to consider results of the work as the certificate for working out of a method of the further decrease in a thickness of silicon base for creation of effective photoelectric converters of energy that has important prospect on the economic point of view.

фотоэлектрический преобразовательмультикристаллический и поликристаллический кремнийнанокристаллические структурытекстураоптическое поглощениеантиотражающее покрытиеэлектронно-дырочные парыэффективность преобразованияphotoelectric convertermulticrystalline and polycrystalline siliconnanocrystalline structurestexturethe optical absorptionantireflection coverelectron-hole pairsefficiency of conversionReferencesСаидов, М.С. Легирование и пассивирование границ зерен солнечного поликристаллического кремния / М.С. Саидов // Гелиотехника. – 2004. – № 4. – С. 84–86.Saidov M.S. Doping and passivation of grain borders of solar polycrystalline silicon (Legirovanie i passivirovanie granits zeren solnechnogo polikristallicheskogo kremniya). Geliotekhnika, 2004;(4):84–86 (in Russ.).Никитин, Б.А. Экспериментальная оценка коэффициента отражения кремниевых фотоэлектрических преобразователей / Б.А. Никитин, В.А. Гусаров // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2016. – № 7–8. – С. 12–18.Nikitin B.A., Gusarov V.A. Experimental estimation of factor of reflexion of silicon photo-electric converters (Eksperimental'naya otsenka koeffitsienta otrazheniya kremnievykh fotoelektricheskikh preobrazovatelei). International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2016;(7–8):12–18 (in Russ.).Никитин, Б.А.Оценка оптимальных параметров и предельных характеристик каскадных кремниевых фотопреобразователей / Б.А. Никитин, В.А. Гусаров // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2015;(21):24–29.Nikitin B.A., Gusarov V.A. Estimation of optimum parametres and limiting characteristics of cascade silicon photoconverters (Otsenka optimal'nykh parametrov i predel'nykhk harakteristik kaskadnykh kremnievykh fotopreobrazovatelei). International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2015;(21):24–29 (in Russ.).Сычикова, Я.А. Ресурсо- и энергосберегающие технологии на основе наноструктурированного кремния / Я.А. Сычикова // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2015. – № 19. – С. 136–141.Sychikova Ya.A. Resource and power saving up technologies on a basis nanotextured silicon (Resurso- i energosberegayushchie tekhnologii na osnove nanostrukturirovannogo kremniya). International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2015;(19):136–141(in Russ.).Алиев, Р. Улучшение оптических свойств наноструктурированием поверхности пленочного кремния, предназначенного для изготовления фотоэлектрических преобразователей энергии / Р. Алиев, К. Адамбаев, С. Алиев // Петербургский журнал электроники. – 2017– № 1 (86) – С. 18–22.Aliev R., Adambaev K., Aliev S. Improvement of optical properties nanotexturing of surfaces of the film silicon intended for manufacturing of photoelectric converters of energy (Uluchshenie opticheskikh svoistv nanostrukturirovaniem poverkhnosti plenochnogo kremniya, prednaznachennogo dlya izgotovleniya fotoelektricheskikh preobrazovatelei energii). Peterburgskii zhurnal elektroniki, 2017;1(86):18–22 (in Russ.).Wenham, S.R. Manufacturing of screen printed solar cells through the virtual environment / S.R. Wenham, A. Bruce // Proceeding of PV in Europe - From PV Technology to Energy Solutions: Eds. J.–L. Bal, G. Silvestrini, A. Grassi et al. – Rome, Italy, WIP-Munich and ETA-Florence. – 2002. – P. 240–243.Wenham S.R., Bruce A. Manufacturing of screen printed solar cells through the virtual environment. Proceeding of PV in Europe – From PV Technology to Energy Solutions. Eds. J.–L. Bal, G. Silvestrini, A. Grassi et al., Rome, Italy, WIP-Munich and ETA-Florence, 2002; pp. 240–243.Алиев, Р. Инжекционное усиление фототока в поликристаллических кремниевых <em>p<sup>+</sup>-n-n<sup>+</sup></em> структурах / Р. Алиев // Физика и техника полупроводников. – 1997. – Т. 31. – № 4. – C. 425–426.Aliev R. Injection strengthening of a photocurrent in polycrystalline silicon р+-p-p+ structures (Inzhektsionnoe usilenie fototoka v polikristallicheskikh kremnievykh <em>p<sup>+</sup>-n-n<sup>+</sup></em> strukturakh). Fizika i tekhnika poluprovodnikov, 1997; 31(4):425–426 (in Russ.).Заверюхин, Б.Н. Изменение коэффициента отражения излучения от поверхности полупроводников в спектральном диапазоне λ = 0.2÷20 µm под воздействием ультразвуковых волн / Б.Н. Заверюхин, Н.Н. Заверюхина, О.М. Турсункулов // Письма в ЖТФ. – 2002. – Т. 28. – № 18. – C. 1–12.Zaveryukhin B.N., Zaveryukhina N.N., Tursunkulov O.M. Change of the light reflexion factor from a surface of semiconductors in a spectral range λ = 0.2 ÷ 20 µm under the influence of ultrasonic waves (Izmenenie koeffitsienta otrazheniya izlucheniya ot poverkhnosti poluprovodnikov v spektral'nom diapazone λ = 0.2 ÷ 20 µm pod vozdeistviem ul'trazvukovykh voln). Pis'ma v ZhTF, 2002; 28(18):1–12 (in Russ.).Алиева, Ж. Об аномальной подвижности носителей заряда в некристаллических полупроводниках / Ж. Алиева, М. Носиров // Узбекский физический журнал. – 2002. – № 2. – С. 133–135.Alieva Zh., Nosirov M. About abnormal mobility of a charge carriers in not crystal semiconductors (Obanomal'noi podvizhnosti nositelei zaryada v nekristallicheskikh poluprovodnikakh). Uzbekskii fizicheskii zhurnal, 2002;(2):133–135 (in Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.