Исследование электрофизических свойств и получение солнечных элементов на основе гетероструктур A3B5/Si полученных методом импульсного лазерного напыления

Метод ИЛН известен с начала 70-х годов и широко применялся для напыления тонких пленок металлов, но получение тонкопленочных гетероструктур соединения A3B5/Si данным метод мало изучено. В исследовательской работе был предложен усовершенствованный метод получения тонкопленочных гетероструктур методом ИЛН.

Цель: Получить солнечные элементы на основе гетероструктур A3B5/Si методом импульсного лазерного напыления и их исследовать электрофизические свойства.
Задачи необходимые для достижения поставленной цели:
1) Расчет основных технологических параметров процесса получения солнечных элементов на основе гетероструктур A3B5/Si методом импульсного лазерного напыления и их исследовать электрофизические свойства;
2) Исследование свойств гетеростуктур GaP/Si методом комбинационного рассеивания света;
3) Исследование свойств гетеростуктур GaP/Si методом CV профилометрии;
4) Получение вольт-амперных характеристик гетеростуктур GaP/Si;
5) Анализ полученных результатов.

Метод импульсного лазерного напыления (ИЛН) вызывает большой интерес в таких областях как микроэлектроника, микро- и нанофотоника и фотовольтаика так как получение высококачественных тонкопленочных структур является приоритетной задачей.

В настоящее время перспективным является создание солнечных элементов (СЭ), методом ИЛН. Соединения типа A³B⁵ на подложке GaP являются одним из базовых материалов современной фотовольтаики, они обладают такими преимуществами как возможность управлять шириной запрещенной зоны путем изменения состава, высокой подвижностью носителей заряда, высокой эффективностью солнечных элементов (СЭ) на основе данных соединений. 

Основные материалы:

1) монокристаллические мишени GaP (111)

2) подложка монокристаллического кремния КДБ - 12 с ориентацией (100)

3) мишень индия ОСЧ

вспомогательные материалы:

1) растовор для травления подложек (HF+H2O2)

2) ацетон 10%

3) деионизированная вода

Основной метод импульсного лазерного напыления

Были получены солнечные элементы на основе гетероструктур A³B⁵/Si методом импульсного лазерного напыления и исследованы их электрофизические свойства.

Был произведен расчет основных технологических параметров процесса получения солнечных элементов на основе гетероструктур A³B⁵/Si методом импульсного лазерного напыления, исследованы свойства гетеростуктур GaP/Si методом комбинационного рассеивания света, методом CV профилометрии, методом эллипсометрии и получены вольт-амперные характеристики.

Был усовершенствован метод импульсного лазерного напыления. Благодаря механической сепарации частиц были получены тонкие пленки GaP с минимальным содержанием микрокапель на поверхности. Полученный СЭ на основе гетероструктуры GaP/Si (100) показал высокие значения напряжения холостого хода, при АМ 1,5. Гетероструктуры GaP/Si (100) можно использовать в качестве солнечных элементов с высокой эффективностью в промышленности.

В дальнейшем планируется усовершенствовать нанесение контактной металлизации, для увеличения эффективности СЭ.

1. Девицкий О.В., Сысоев И.А. Получение и исследование пленок соединений A3B5 на Si, полученных методом импульсного лазерного напыления // Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции. № 3. г. Новосибирск, 2016. 187 с.
2. Девицкий О.В., Сысоев И.А., Касьянов И.В Перспективы получения солнечного элемента на основе варизонных гетероструктур AlxGa1-xAs - InxGa1-xAs // Вестник Северо-Кавказского федерального университета. 2015. № 4 (49). С. 14-20
3. Д.А. Зуев, А.А. Лотин, О.А. Новодворский и др. Импульсное лазерное осаждение тонких пленок ITO и их характеристики // Физика и техника полупроводников. – 2012. – Том 46. Вып. 3 – С. 425 – 429.

PLD method known since the early 70s and was widely used for the deposition of thin films of metals, but getting thin film heterostructures compounds A3B5 / Si data method is not known. The research work has been provided an improved method of producing thin-film heterostructures by PLD.