Антиотражающие покрытия из электроосажденных массивов оксида цинка для солнечных элементов

Abstract

Surfaces of current photovoltaic devices are characterized by a high refractive index, so they tend to significant reflection of light. This explains the need for an antireflective coating (AR). In this paper, for the first time we demonstrate the possibility of creating the AR in the form of nano-scale zinc oxide array with a parabolic profile by its pulse electrodeposition from aqueous electrolytes. The study of the influence of the zinc oxide deposition mode on their optical properties such as transparency and reflection in the visibleregion at different angles of radiation, the optical band gap and Urbach energy were performed using a spectrophotometer SF-2000 equipped with specular and diffuse reflection attachment SFO-2000. Structural characteristics, namely, lattice parameters, microstrains, residual stress and texture were analyzed by X-ray diffractometry. Morphology of the grown arrays was investigated by intermittent-contact atomic force microscopy (AFM) using a NanoLaboratory Ntegra Prima NT-MDT setup. Optimization of the pulse electrodeposition mode allowed to adjust the size of parabolic nipples and thus to create AR moth-eye structure based on the electrodeposited zinc oxide arrays, which is suitable for use in photovoltaic devices.

Поверхности современных фотоэлектрических преобразователей характеризуются довольно высоким коэффициентом преломления, поэтому им свойственно значительное отражение света, для устранения которого прибегают к нанесению антиотражающих покрытий (АП). В данной работе впервые показана возможность создания АП в виде наноразмерных массивов оксида цинка с параболическим профилем методом импульсного электрохимического осаждения из водных электролитов. Исследование влияния режимов осаждения массивов оксида цинка на такие его оптические свойства как прозрачность и отражение в видимой области при различных углах облучения, на оптическую ширину запрещенной зоны и на энергию Урбаха выполняли с помощью спектрофотометра СФ-2000, оснащенного приставкой зеркального и диффузного отражения СФО-2000. Структурные характеристики, а именно, параметры кристаллической решетки, микронапряжения, остаточные напряжения и текстура анализировались по данным рентген-дифрактометрических исследований. Морфологию выращиваемых массивов исследовали полуконтактным методом атомной силовой микроскопии (АСМ) на установке "НаноЛаборатория Нтегра Прима NT-MDT". Оптимизация режимов импульсного электроосаждения позволила скорректировать размеры параболических нановыступов и таким образом обеспечить создание на основе электроосажденных массивов оксида цинка пригодного для использования в фотоэлектрических преобразователях АП с эффектом глаза ночной бабочки.