Jedno- i dwuwarstwowe struktury antyrefleksyjne wytwarzane metodą zol-żel do zastosowań w fotoogniwach krzemowych

• Autorzy: Skolik M. , Karasiński P.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2017.08.19

Warianty tytułu

EN

Single- and double-layer antireflective structures fabricated via sol-gel method for applications in silicon solar cells

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Pomimo pojawienia się wielu nowych rodzajów fotoogniw słonecznych, fotogniwa krzemowe nadal odgrywają istotną rolę. Wysoki współczynnik załamania krzemu sprawia, że ponad 34% fotonów promieniowania słonecznego z zakresu absorpcji krzemu ulega od niego odbiciu i nie generuje w nim ekscytonów. Odbicie światła można istotnie zmniejszyć teksturując powierzchnię krzemu, wytwarzając na niej strukturę antyrefleksyjną albo stosując jednocześnie oba rozwiazania. Praca dotyczy jedno- i dwuwarstwowych struktur antyrefleksyjnych wywtarzanych metodą zol-żel i techniką dip-coating na podłożach krzemowych. Dla struktury jednowarstwowej osiągnięto ważony współczynnik odbicia fotonów Rw 9%, natomiast dla struktury dwuwarstwowej osiągnięto Rw<4%. W pracy przedstawiano optymalizację teoretyczną struktur antyrefleksyjnych, technologię ich wytwarzania oraz wyniki badań eksperymentalnych. Osiągnięto doskonałą zgodność wyników analizy teoretycznej z wynikami eksperymentalnymi.

EN

Besides many different types of photovoltaic solar cells, silicon solar cells are still of significant importance. Bare silica’s high refraction index leads to greater than 34% reflection of solar light photones, within silica’s absorption band, from its surface without generating excitons. Reflection loss can be significantly reduced with the use of surface texturing and/or antireflective coatings. The most beneficial effect is achieved when combinig both, surface texturing and antireflective coatings. This work presents single and double layer Anti Reflective Structures (ARS’s) derived from sol-gel process for application in silicon photovoltaic cells. Weighted average reflection of a single layer ARS is Rw 9%, whereas double layer ARS provides weighted average reflection Rw<4%. In this work theoretical optimization of ARS’s, technological process of structure fabrication as well as experimental results are demonstrated. Theoretical data shows excellent correlation with experimental results.

Słowa kluczowe

PL

struktura antyrefleksyjna; fotoogniwo krzemowe; zol-żel; ditlenek krzemu; ditlenek tytanu; dip-coating; formalizm macierzy

EN

antireflective structure; silicon photovoltaic cell; sol-gel; silica; titania; dip-coating; matrix formalism

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 93, nr 8
• Strony: 73--76
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Skolik M.

• Politechnika Śląska, Wydział Elektryczny, ul. B. Krzywoustego 2, 44-100 Gliwice

autor

Karasiński P.

• Politechnika Śląska, Wydział Elektryczny, ul. B. Krzywoustego 2, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych zmieniająca i w następstwie uchylająca dyrektywy 2001/77/WE oraz 2003/30/WE
• [2] Mathew S., Yella A., Gao P., Humphry-Baker R., Curchod B.F.E., Ashari-Astani N., Tavernelli I., Rothlisberger U., Khaja Nazeeruddin Md., Grätzel M., Dye-sensitized solar cells with 13% efficiency achieved through the molecular engineering of porphyrin sensitizers, Nat. Chem. 6 (2014), 242–247
• [3] Mayer A.C., Scully S.R., B. E. H., Rowell M.W., McGehee M.D., Polymer-based solar cells, Mater. Today 10 (2007), 28-33
• [4] Gondek E., Djaoued Y., Robichaud J., Karasiński P., Kityk I.V., Danel A., Pluciński K.J., Influence of TiO2 nanoparticles on the photovoltaic efficiency of the ITO/PEDOT:PSS/fluorine copolymers/polythiphene:TiO2/Al architecture, J. Mater. Sci., Mater. Electron. 23 (2012), 2057-2064
• [5] Song Z., Watthage S.C., Phillips A.B., Heben M.J., Pathways toward high-performance perovskite solar cells: review of recent advances in organo-metal halide perovskites for photovoltaic applications, J Phot Ener 6(2) (2016), 022001-23
• [6] Battaglia C., Cuevas A., De Wolf S., High-efficiency crystalline silicon solar cells: status and perspectives, Energy Environ. Sci., 9 (2016), 1552-1576
• [7] Raut H.K., Ganesh V.A., Nair A.S., Ramakrishna S., Antireflective coatings: A critical, in-depth review, Energy Environ. Sci. 4 (2011), 3779-3804
• [8] Karasiński P., Tyszkiewicz C., Domanowska A., Michalewicz A., Mazur J., Low loss, long time stable sol-gel derived silicatitania waveguide films, Mater. Lett. 143 (2015), 5-7
• [9] Gondek E., Karasiński P., One-dimensional photonic crystals as selective back reflectors, Opt. Laser Technol. 48 (2013), 438
• [10] Gondek E., Karasiński P., High reflectance structures for photovoltaics applications – analysis and characterization, J Mater Sci: Mater Electron 24 (2013), 2934-2943
• [11] Karasiński P., Skolik M., Sol-gel derived antireflective structures for applications in silicon solar cells, Proc. SPIE 10175, paper 1017517 (2016), 1-6
• [12] Wright D.N., Marstein E.S., Holt A., Double layer anti-reflective coatings for silicon solar cells, 31st IEEE Photovoltaic Specialists Conference - 2005; Lake Buena Vista, FL; United States; 3 January 2005 through 7 January 2005, Pages 1237-1240. ARC/Si
• [13] Lien S.Y., Wuu D.S., Yeh W.C., Liu J.C., Tri-layer antireflection coatings (SiO2/SiO2-TiO2/TiO2) for silicon solar cells using a sol-gel technique, Sol. Energ. Mat. Sol. C. 90 (2006), 2710-2719

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).