Двухфункциональное антиотражающее покрытие из аморфного нитрида углерода для солнечных элементов на основе кристаллического кремния

Солнечные элементы на основе кристаллического кремния (c-Si) на протяжении десятилетий доминируют в фотоэлектрической промышленности. Однако из-за высокой отражательной способности и наличия многочисленных типов поверхностных загрязнений такие солнечные элементы поглощают лишь ограниченное количество падающего солнечного излучения. Для повышения эффективности солнечных элементов на их поверхность необходимо наносить антиотражающие и самоочищающиеся покрытия. Основной целью данной работы было получение тонкой пленки аморфного нитрида углерода (CNx) в качестве нового двухфункционального антиотражающего покрытия (ARC) для солнечных элементов на основе c-Si. Пленку CNx синтезировали методом высокочастотного (RF) магнетронного распыления и охарактеризовали с использованием различных методов химического, структурного и оптического анализа. Эффективность пленки CNx оценивали путем измерения коэффициента отражения, фотоэлектрического коэффициента полезного действия и внешней квантовой эффективности. Минимальный коэффициент отражения составил 0,3% при длине волны 550 нм, а внешняя квантовая эффективность превысила 90% в широком диапазоне длин волн. Достигнутые значения напряжения холостого хода и плотности тока короткого замыкания составили соответственно 578 мВ и 33,85 мА·см−2. Наконец, для солнечного элемента на основе c-Si с покрытием из CNx была достигнута фотоэлектрическая эффективность 13,05% по сравнению с 5,52% для солнечного элемента на основе c-Si без покрытия. Это исследование показывает, что пленки CNx обладают перспективным потенциалом для применения в качестве эффективных антиотражающих покрытий солнечных элементов на основе c-Si по сравнению с традиционными материалами для антиотражающих покрытий.