ИСТИНА

Проект направлен на разработку пленок прозрачных проводящих оксидов (ТСО), а именно, IFO (In2O3:F), а также легированного ZnO, для солнечных элементов (СЭ) из c-Si с селективными контактами. Пленки будут выращиваться экономически эффективным, не повреждающим методом ультразвукового спрей пиролиза (USP). Для изготовления СЭ будет использована авторская конструкция СЭ laminated grid cell (LGCell). В последние ~5 лет возникли и все более активно разрабатываются разнообразные конструкции СЭ из c-Si, основанные на селективных контактах, которые признаны наиболее перспективными для увеличения КПД. Отметим, все эти конструкции предполагают использование пленок ТСО. Это, в свою очередь, стимулировало волну работ по поиску новых пленок TCO с улучшенными свойствами взамен доминирующим сегодня пленкам ITO (In2O3:Sn). Кроме того, наблюдается рост публикаций по применению неповреждающих методов выращивания ТСО в качестве альтернативы общепринятому методу магнетронного распыления, который повреждает поверхность, на которой выращивается ТСО. Именно из актуальности этих задач исходили авторы при формулировании темы проекта. Проект имеет значительную новизну, поскольку в отличие от ITO-пленок, которые были детально изучены и в настоящее время широко используются, пленки IFO изучены в значительно меньшей степени (16 статей в Сети науки, помимо наших работ). Также и метод USP крайне редко применяли для получения СЭ с пленками ТСО. Поэтому результаты проекта внесут вклад в восполнение этих пробелов. Кроме того, уникальность проекта определяется оригинальностью конструкции LGCell. Высокая вероятность решения поставленных в проекте задач основывается на: (i) большом опыте работы коллектива исполнителей (сотрудники МГУ имени М.В. Ломоносова и НИИ "Полюс", трое молодых кандидата наук) в области фундаментальных и прикладных исследований по разработке перспективных конструкций СЭ из c-Si, а также материалов и методов для их реализации (ими получен ряд инновационных СЭ с КПД выше мирового уровня в своем классе, а также не имеющих аналогов); (ii) опыте успешного выполнения проектов РФФИ; (iii) высокой публикационной активности в высокорейтинговых журналах.

The project aims to develop transparent conductive oxide (TCO) films, namely, IFO (In2O3: F), and also doped ZnO, for solar cells (SCs) made of c-Si with carrier-selective contacts. The films will be grown using cost-effective damage-free ultrasonic pyrolysis spray (USP) technique. Developed by the authors previously laminated grid cell design (LGCell) will be used for the manufacture of solar cells. In the last 5 years there have been and are increasingly developing various designs of solar cells from c-Si, based on carrier-selective contacts, which are considered the most promising for increasing the efficiency. Note that all these designs assume the use of TCO films. This, in turn, stimulated a wave of work on the search for new TCO films with improved properties instead of the ITO (In2O3: Sn) films dominant today. In addition, there has been an increase in publications on the use of damage-free methods of growing TCO as an alternative to the conventional method of magnetron sputtering, which damages the surface on which TCO is grown. When formulating the theme of the project, the authors proceeded from the actuality of these tasks. The project has a significant novelty, because in contrast to ITO films, which were studied in detail and are widely used, IFO films are extremely poorly examined (16 articles in the Web of Science, in addition to our works). Also, the USP method was rarely used to produce solar cells with TCO films. Therefore, the results of the project will contribute to filling these gaps. In addition, the uniqueness of the project is determined by the originality of the LGCell design. The high probability of solving the tasks set in the project is based on: (i) the extensive experience of the team of executors (staff of the Lomonosov Moscow State University and Polyus Scientific Research Institute, three young Ph.D) in fundamental and applied research on the development of advanced designs of solar cells from c-Si, as well as materials and methods for their fabrication (they obtained a number of innovative solar cells with efficiency above the world level in their class, and also having no analogues); (ii) the successful implementation of RFBR projects; (iii) high publication activity in high-ranking journals.

В ходе выполнения проекта будут разработаны и оптимизированы методики выращивания пленок IFO и, возможно, легированного ZnO методом USP на кремниевых подложках, а также их отжига в восстановительной атмосфере применительно к СЭ из c-Si. Будут получены научные результаты по влиянию условий выращивания и отжига пленок ТСО на их оптические свойства (спектры пропускания, отражения, поглощения, показатель преломления, оптическая ширина запрещенной зоны), на их электрические свойства (удельное сопротивление, концентрация и подвижность носителей заряда), на состав и морфологию пленок, а также на фотоэлектрические свойства границы раздела ТСО/Si (зависимости Suns-Voc для гетероперехода TCO/p-Si). Разработанные пленки ТСО будут применены в лабораторных СЭ LGCell. Научная значимость предлагаемого исследования определяется недостаточной изученностью влияния условий выращивания пленок ТСО как на свойства самих пленок (оптические и электрические), так и на свойства контактов TCO/SiOx/с-Si. Прикладная значимость исследования определяется, в том числе, тем, что в разработках различных конструкций СЭ с селективными контактами, которые признаны наиболее перспективным направлением для повышения КПД СЭ из c-Si, востребованы пленки ТСО с заданными свойствами, а также неповреждающие методы их выращивания.