alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2024.12.023-035alternative-2584Research ArticleI. ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА. 1. Солнечная энергетика. 1-3-0-0 Солнечные электростанции. 1-3-1-0 Кремниевые солнечные электростанцииI. RENEWABLE ENERGY. 1. Solar energy. 1-3-0-0 Solar-hydrogen energy. 1-3-1-0 Silicone solar thermal electric plantsДействие радиации и термодинамическая стойкость солнечных элементов, созданных на основе газовых смесей SiH4, CH4 и H2Effect of radiation and thermodynamic stability of solar elements created based on gas mixtures SiH4, CH4 and H2НаджафовБ. А.NajafovB. A.

Наджафов Бахтияр Агагулу оглы, доктор физ.-мат. наук, главный научный сотрудник

Аз 1143, г. Баку, ул. Б. Вагабзаде, 9

Najafov Bakhtiyar Aqakulu oqli, Doctor of Physical Sciences, Chief Researcher

Az 1143, Baku, st. B. Vahabzade, 9

bnajafov@inbox.ruНасировШукур Н.NasirovShukur N.

Насиров Шукур Нариман оглы, канд. тех. наук, доц., зав кафедры «Технология производства энергии» при АГУНП

Аз 1010, г. Баку, пр. Азадлыг, 16/21

+994557203901

Nasirov Shukur Nariman oqli, Ph.D.  those.  Sciences, Associate Professor, Head of the Department of «Energy Production  Technology» at ASOIU

Az 1010, Baku, Azadlig Ave., 16/21

+994557203901

sh.nasirov62@inbox.ruНасировШамси Н.NasirovShamsi N.

Насиров Шамси Нариман оглы, канд. техн. наук, доц. кафедры автоматики, телекоммуникаций и энергетики при БИУ

Аз 0102, г. Хырдалан, ул. Гасана Алиева, 120

Nasirov Shamsi Nariman oqli, Ph. D. those. Sciences, Associate Professor, Department of Automation, Telecommunications and Energy at BEU

Az 0102. Khirdalan, st. Hasan Aliyev, 120

shamsi_68@mail.ruКулиеваК. М.GuliyevaK. M.

Кулиева Конул Максуд кызы, старший преподаватель, кафедра физиологии при АГПУ

Аз 1000, 1000, г. Баку, ул. Узеир Гаджибейли, 68, Сабаил

Guliyeva Konul Maqsud kizi, senior lecturer of the Department of Physiology at ASPU

Az 1000, Baku, st. Uzeir Hajibaili ,68, Sabail

konul.nacafova.76@gmail.comИнститут Радиационных Проблем Министерства Науки и ОбразованияАзербайджанInstitute of Radiation Problems of the Ministry of Science and EducationAzerbaijanАзербайджанский Государственный Университет Нефти и ПромышленностиАзербайджанAzerbaijan State Oil and Industry UniversityAzerbaijanБакинский Инженерный УниверситетАзербайджанBaku Engineering UniversityAzerbaijanАзербайджанский Государственный Педагогичесий УниверситетАзербайджанAzerbaijan State Pedagogical UniversityAzerbaijan2024150320250122335Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20252025Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/2584

В данной работе рассматриваются различные типы и модификации солнечных элементов, изготовленных методом плазменного осаждения. Изучаются некоторые параметры тонких плёнок a-Si1-x Cx:H, a-C:H и нк-Si двухслойного солнечного элемента (где каждый слой состоит из р-i-n структуры однослойного р-i-n перехода и гетеропереходов, в которых n+ слой изготавливался из a-C:H и нк-Si). Установлено, что при освещении светом мощностью 85 мВт/см2 и площадью элементов 0,9 см2, наибольшее значение к. п. д. двухслойных солнечных элементов составляет 9,6%. Результаты измерения некоторых физическиx параметров показывают, что более стабильные элементы изготавливаются на основе a-C:H, которые связаны устойчивым механическим и радиационно стойким напряжением.

In this paper, various types and modifications of solar cells manufactured by plasma deposition are considered. Some parameters of thin films of a a-Si1-x Cx:H, a-C:H, and nc-Si bilayer solar cell (where each layer consists of a p-i-n structure of a single-layer p-i-n junctions and heterojunctions in which the n+ layer was made of a-C:H and nc-Si) are studied. It is found that when illuminated with light of 85 mW/cm2 and an element area of 0,9 cm2, the highest efficiency value of bilayer solar cells is 9,6%. The results of measuring some physical parameters show that more stable elements are manufactured on the basis of a-C:H, which are associated with mechanical stress stability and radiation resistance.

аморфные трехкомпонентные сплавы a-Si1-x Cx:Hфосфордиборанметод плазмохимического осаждениятемпература подложкипроводимости пленкимагнетронрентгеноструктурный анализгидрогенизированные нанокристаллические слоифотогальванический эффекткоэффициент поглощениясолнечный элементтемпература отжигавольтамперная характеристикасветоиндуцированный эффектэлектронные свойства материаладействие радиациитермодинамическая стойкостьуглеродводородкремнийamorphous three-component alloys a-Si1-x Cx:Hphosphorusdiboraneplasma-enhanced chemical vapor deposition methodsubstrate temperaturefilm conductivitymagnetronX-ray diffraction analysishydrogenated nanocrystalline layersphotovoltaic effectabsorption coefficientsolar cellannealing temperaturecurrent-voltage characteristiclight-induced effectelectronic properties of the materialradiation actionthermodynamic stabilitycarbonhydrogensiliconReferencesАфанасьев В. П., Гудовских А. С., Неведомский В. Н. и др. Влияние термообработки на структуру и свойства пленок a-Si: H, полученных методом циклического осаждения // Физика и техника полупроводников. – 2002. – Том 36. – С. 238-243. https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/39808Afanasyev V. P., Gudovskikh A. S., Nevedomsky V. N., et al. Effect of heat treatment on the structure and properties of a-Si: H films obtained by cyclic deposition // Physics and technology of semiconductors. – 2002. – Vol. 36. – P. 238-243. https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/39808Давыдов С. Ю. Углеродные наноструктуры на полупроводниковой подложке // Физика твердого тела. – 2019. – Том 61. – Вып. 6. – С. 1214-1220. https://doi.org/10.21883/FTT.2019.06.47701.359Davydov S. Yu. Carbon nanostructures on a semiconductor substrate // Solid State Physics. – 2019. – Vol. 61. – Issue. 6. – P. 1214-1220. https://doi.org/10.21883/FTT.2019.06.47701.359Голикова О. А., Богданова Е. В., Бабаходжаев У. С. Кристаллизация пленок аморфного гидрированного кремния, осажденных при различных условиях // Физика и техника полупроводников. – 2002. – Том 36. – Вып. 10. – С. 1259-1262. https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/39987Golikova O. A., Bogdanova E. V., Babakhodzhaev U. S. Crystallization of amorphous hydrogenated silicon films deposited under different conditions // Physics and Technology of Semiconductors. – 2002. – Vol. 36. – Issue. 10. – P. 1259-1262. https://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/39987Кукушкин С. А., Нусупов К. Х., Осипов А. В., Бейсенханов Н. Б., Бакранова Д. И. Рентгеновская рефлектометрия и моделирование параметров эпитаксиальных пленок SiC на Si(111), выращенных методом замещения атомов // Физика твердого тела. – 2017. – Том 59. – Вып. 5. – С. 986-998. https://doi.org/10.21883/FTT.2017.05.44391.379Kukushkin S. A., Nusupov K. Kh., Osipov A. V., Beisenkhanov N. B., Bakranova D. I. X-ray reflectometry and modeling of parameters of epitaxial SiC films on Si (111) grown by the atomic substitution method // Solid State Physics. – 2017. – Vol. 59. – Issue. 5. – P. 986-998. https://doi.org/10.21883/FTT.2017.05.44391.379Мартовицкий В. П., Кривобок В. С. Хрупко-пластическая релаксация напряжений несоответствия в системе Si(001)/Si 1-x Ge x // Журнал Экспериментальной и Теоретической Физики. – 2011. – Т. 140. – С. 330-349. http://www.jetp.ras.ru/cgi-bin/dn/r_140_330.pdfMartovitsky V. P., Krivobok V. S. Brittle-plastic relaxation of misfit stresses in the Si(001)/Si 1-x Ge x system // Journal of Experimental and Theoretical Physics. – 2011. – Vol. 140. – P. 330-349. http://www.jetp.ras.ru/cgi-bin/dn/r_140_330.pdfСавин А. В., Савина О. И. Динамика цепочек углеродных нанотрубок, расположенных на плоских подложках // Физика твердого тела. – 2021. – Том 63. – Вып. 1. – С. 137-145. https://doi.org/10.21883/FTT.2021.01.50412.183Savin A. V., Savina O. I. Dynamics of carbon nanotube chains located on flat substrates // Solid State Physics. – 2021. – Vol. 63. – Issue. 1. – P. 137-145. https://doi.org/10.21883/FTT.2021.01.50412.183Новиков Д. В. Эффекты микрофазового разделения и корреляции типа плотность-плотность в аморфных полимерных пленках // Физика твердого тела. – 2021. – Том 63. – Вып. 1. – С. 146-151. https://doi.org/10.21883/FTT.2021.01.50413.180Novikov D. V. Effects of microphase separation and density-density correlations in amorphous polymer films // Solid State Physics. – 2021. – Vol. 63. – Issue. 1. – P. 146-151. https://doi.org/10.21883/FTT.2021.01.50413.180Князев Е. В., Болотов В. В., Ивлев К. Е., Поворознюк С. Н., Кан В. Е., Соколов Д. В. Структура и электрофизические свойства многостенных углеродных нанотрубок, подвергнутых облучению ионами аргона // Физика твердого тела. – 2019. – Том 61. – Вып. 3. – C. 564-570. https://doi.org/10.21883/FTT.2019.03.47252.259Knyazev E. V., Bolotov V. V., Ivlev K. E., Povoroznyuk S. N., Kan V. E., Sokolov D. V. Structure and electrical properties of multi-walled carbon nanotubes irradiated with argon ions // Solid State Physics. – 2019. – Vol. 61. – Issue. 3. – P. 564-570. https://doi.org/10.21883/FTT.2019.03.47252.259Берёзкин В. И., Попов В. В., Томкович М. В. Углеродный композит на основе фуллеренов и терморасширенного графита // Физика твердого тела. – 2017. – Том 59. – Вып. 3. – С. 601-609. https://doi.org/10.21883/FTT.2017.03.44177.311Berezkin V. I., Popov V. V., Tomkovich M. V. Carbon composite based on fullerenes and thermally expanded graphite // Solid State Physics. – 2017. – Vol. 59. – Issue. 3. – P. 601-609. https://doi.org/10.21883/FTT.2017.03.44177.311Наджафов Б. А. Оптические свойства тонких пленок а-Si 1–x Ge x :H (x = 0-1) // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2017. – № 1-1. – С. 20-26. https://applied-research.ru/ru/article/view?id=11086Najafov B. A. Optical properties of thin films a-Si 1–x Ge x :H (x = 0-1) // International Journal of Applied and Fundamental Research. – 2017. – No. 1-1. – P. 20-26. https://applied-research.ru/ru/article/view?id=11086Najafov B. A., Fiqarov V. R. Hydrogen content evaluation in hydrogenated nanocrystalline silicon and its amorphous alloys with germanium and carbon // International Journal of Hydrogen Energy. – 2010. – V. 35. – Issue 9. – P. 4361-4367. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2010.02.061Najafov B. A., Fiqarov V. R. Hydrogen content evaluation in hydrogenated nanocrystalline silicon and its amorphous alloys with germanium and carbon // International Journal of Hydrogen Energy. – 2010. – Vol. 35. – Issue 9. – P. 4361-4367. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2010.02.061Брус В. В., Солован М. Н., Майструк Э. В., Козярский И. П., Марьянчук П. Д., Ульяницкий К. С., Rappich J. Особенности оптических и электрических свойств поликристаллических пленок CdTe, изготовленных методом термического испарения // Физика твердого тела. – 2014. – Том 56. – Вып. 10. – C. 1886-1890. http://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/40911Brus V. V., Solovan M. N., Maistruk E. V., Kozyarsky I. P., Maryanchuk P. D., Ulyanitsky K. S., Rappich J. Features of optical and electrical properties of polycrystalline CdTe films produced by thermal evaporation // Solid State Physics. – 2014. – Vol. 56. – Issue. 10. – P. 1886-1890. http://journals.ioffe.ru/articles/view-PDF/40911Taus J., Grigorovici R., Vancu A. Optical properties and electronic structure of amorphous germanium // J. of Non-Crystalline Solids. Physica Status Soli- di (b). – 1966. – V. 15. – № 1. – Р. 627-637. https://doi.org/10.1002/pssb.19660150224Taus J., Grigorovici R., Vancu A. Optical properties and electronic structure of amorphous germanium // J. of Non-Crystalline Solids. Physica Status Soli- di (b). – 1966. – V. 15. – № 1. – P. 627-637. https://doi.org/10.1002/pssb.19660150224Бокий Г. Б., Порай-Кощиц М. А. Рентгеноструктурный анализ / Под. ред. акад. Н. Б. Белова. – М.: МГУ, 1964, 488 с.Bokiy G. B., Porai-Koshits M. A. X-ray structural analysis / Ed. by academician N. B. Belov. – Moscow: Moscow State University, 1964, 488 p.Cardona M. Vibrational Spectra of Hydrogen in Silicon and Germanium // Physica status solidi (b). – 1983. – Volume 118. – Issue 2. – P. 463-481. https://doi.org/10.1002/pssb.2221180202Cardona M. Vibrational Spectra of Hydrogen in Silicon and Germanium // Physica status solidi (b). – 1983. – Volume 118. – Issue 2. – P. 463-481. https://doi.org/10.1002/pssb.2221180202Najafov B. A. Solar cells based on a-Si 0,80 Ge 0,20 :H amorphous films // Ukr. J. Phys. – 2005. – V. 50. – № 5. – Р. 483-488. http://archive.ujp.bitp.kiev.ua/files/journals/50/5/500511p.pdfNajafov B. A. Solar cells based on a-Si 0,80 Ge 0,20 :H amorphous films // Ukr. J. Phys. – 2005. – V. 50. – № 5. – P. 483-488. http://archive.ujp.bitp.kiev.ua/files/journals/50/5/500511p.pdfНаджафов Б., Абасов Ф. Получение тонких пленок для создания солнечных элементов // Фотоника. – 2014. – № 2 (44). – С. 72-78. https://www.photonics.su/files/article_pdf/4/article_4111_49.pdfNajafov B., Abasov F. Obtaining thin films for creating solar cells // Photonics. – 2014. – № 2 (44). – P. 72-78. https://www.photonics.su/files/article_pdf/4/ar-ticle_4111_49.pdfНаджафов Б. А., Исаков Г. И., Фигаров В. Р. Оптические свойства гидрогенизированных аморфных пленок твердого раствора а-Ge 0,85 Si 0,15 :H // Прикладная физика. – 2004. – № 4. – С. 108-114. https://applphys.orion-ir.ru/appl-04/04-4/04-4-21r.htmNajafov B. A., Isakov G. I., Figarov V. R. Optical properties of hydrogenated amorphous films of a-Ge 0,85 Si 0,15 :H solid solution // Applied Physics. – 2004. – No. 4. – P. 108-114. https://applphys.orion-ir.ru/appl-04/04-4/04-4-21r.htmФрицше Х. Аморфный кремний и родственные материалы. – М.: Мир. – 1991. – 544 с.Fritzsche H. Amorphous silicon and related materials. – Moscow: Mir. – 1991. – 544 p.S. Hasegawa, Y. Imai. Annealing effects on relationships between E. S. R., electrical and optical properties in a-Si:H // Philosophical Magazine B. – 1982. – V. 45. – No 3. – P. 347-360. https://doi.org/10.1080/13642818208246410S. Hasegawa, Y. Imai. Annealing effects on relationships between E. S. R., electrical and optical properties in a-Si:H // Philosophical Magazine B. – 1982. – V. 45. – No. 3. – P. 347-360. https://doi.org/10.1080/13642818208246410Fang C. J., Cruntz K. J., Ley L., Cardona M., Demond F. J., Müller G., Kalbitzer S. The hydrogen content of a-Ge:H and a-Si:H as determined by IR spectroscopy, gas evolution and nuclear reaction techniques // J. of Non-Crystalline Solids. – 1980. – V. 35-36. – P. 255-260. https://doi.org/10.1016/0022-3093(80)90603-1Fang C. J., Cruntz K. J., Ley L., Cardona M., Demond F. J., Müller G., Kalbitzer S. The hydrogen content of a-Ge:H and a-Si:H as determined by IR spectroscopy, gas evolution and nuclear reaction techniques // J. of Non-Crystalline Solids. – 1980. – V. 35-36. – P. 255-260. https://doi.org/10.1016/0022-3093(80)90603-1Brodsky M. H., Cardona Manuel and Cuomo J. J. Infrared and Raman spectra of the silicon-hydrogen bonds in amorphous silicon prepared by glow discharge and sputtering // Physical Review B. – 1977. – V. 16. – № 8. – P. 3556-3571. https://doi.org/10.1103/Phys-RevB.16.3556Brodsky M. H., Cardona Manuel and Cuomo J. J. Infrared and Raman spectra of the silicon-hydrogen bonds in amorphous silicon prepared by glow discharge and sputtering // Physical Review B. – 1977. – V. 16. – No. 8. – P. 3556-3571. https://doi.org/10.1103/Phys-RevB.16.3556Наджафов Б. А., Насиров Ш. Н., Нейметов С. Р. Общая характеристика аморфных сплавов кремния. Гидрогенизация, кристаллизация и полимеризация // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). – 2024;(7):21-40. https://doi.org/10.15518/is-jaee.2024.07.021-040Najafov B. A., Nasirov Sh. N., Neimetov S. R. General characteristics of amorphous silicon alloys. Hydrogenation, crystallization and polymerization // Alternative energy and ecology (ISJAEE). – 2024; (7): 21-40. https://doi.org/10.15518/isjaee.2024.07.021-040Наджафов Б. А., Насиров Ш. Н., Насиров Ш. Н. Оптические свойства тонких пленок а-Si 1-x Ge x :H (x = 0-1) для электронных приборов // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). – 2024;(8): 18-9. https://doi.org/10.15518/isjaee.2024.08.018-029Najafov B. A., Nasirov Sh. N., Nasirov Sh. N. Optical properties of thin films a-Si 1-x Ge x :H (x = 0-1) for electronic devices // Alternative energy and ecology (ISJAEE). – 2024;(8):18-9. https://doi.org/10.15518/is-jaee.2024.08.018-029Наджафов Б. А., Насиров Ш. Н., Насиров Ш. Н., Вердиев Н. М. Получение тонкослойных сплавов кремния и их применение в солнечной энергетике // Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE), 10(427). – 2024, стр. 12-16.Najafov B. A., Nasirov Sh. N., Nasirov Sh. N., Verdiev N. M. Production of thin-layer silicon alloys and their application in solar energy // Alternative energy and ecology (ISJAEE), 10(427). – 2024, pp. 12-16.

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