Материалы для просветляющих покрытий: комплексный обзор с точки зрения фотоэлектрических систем

Солнечный фотоэлектрический (ФЭ) элемент является одним из наиболее перспективных устройств для преобразования энергии, снижающим нагрузку на традиционные системы генерации энергии и поддерживающим развитие возобновляемой энергетики. Поэтому исследования в этой постоянно развивающейся области представляют значительный интерес. С точки зрения эффективности преобразования мощности фотоэлектрические технологии непрерывно совершенствуются; однако анализ направлений дальнейшего развития выявляет всё более сложные и актуальные исследовательские задачи. Одной из ключевых задач является увеличение доступности фотонов для фотоэлектрического преобразования. Её решают двумя способами: во-первых, подавлением отражения на границе раздела солнечного элемента и, во-вторых, увеличением длины оптического пути внутри элемента для обеспечения достаточного поглощения фотонов. В настоящем обзоре рассматриваются эти задачи с акцентом на различные стратегии удержания света в солнечных элементах, включая применение просветляющих покрытий (antireflection coatings, ARCs) и светоулавливающих структур. Основное внимание уделено обзору просветляющих покрытий для фотоэлектрических применений на основе различных материалов; освещено развитие таких покрытий более чем за последние три десятилетия, включая их структуру, методы изготовления, оптические характеристики, свойства и перспективы дальнейших исследований. Особое внимание уделено различным просветляющим покрытиям, исследованным для разных классов фотоэлектрических элементов, а также их влиянию на эффективность элементов. Для увеличения длины оптического пути и, следовательно, поглощения в солнечных фотоэлектрических устройствах обсуждаются передовые методы улавливания света, основанные на плазмонике, спектральной модификации и других инновационных светоулавливающих структурах, приближающихся к пределу Яблоновича. Обширный массив информации представлен в виде таблиц в каждом основном разделе обзора. Кроме того, кратко рассматриваются эффекты старения просветляющих покрытий и их влияние на характеристики устройств. Наконец, мы суммируем...