Search

Plasma-enhanced atomic layer deposition is an attractive method for producing n-GaP layers at low temperatures on p-Si wafers for further photovoltaic application of n-GaP/p-Si heterostructures. In this study, we explore the influence of growth conditions on the electrophysical quality of thin n-GaP layers. It was established from admittance spectroscopy and current-voltage characteristics that the activation energy of conductivity in GaP decreases from 0.08 eV to 0.04 eV, with an increase in phosphine flow during the phosphorous step, and a subsequent drop to an extremely low value (< 0.02 eV) when additional flow of silane was added. This leads to extreme improve photovoltaic performance of the ITO/n-GaP/p-Si sample due to suppression of inflection on the I–V curve leading to an increase in the short-circuit current and the fill factor. Fruthermore, a deep level with the activation energies ranging from 0.50 to 0.55 eV and the capture cross-section σT = (1–10)·10–16 cm2 was detected in all layers., Атомно-слоевое плазменно-стимулированное осаждение является одним из перспективных методов для формирование n-GaP слоев при низких температурах на подложках p-Si для последующего использования в качестве фотопреобразовательных структур гетероперехода n-GaP/p-Si. В данной работе, было исследовано влияние остовых параметров на электрофизические свойства n-GaP. Согласно измерениям спектроскопии полной проводимости и вольт-амперных характеристик показано, что энергия активации проводимости в GaP слое уменьшается с 0.08 эВ до 0.04 эВ с увеличением потока фосфина и времени его взаимодействия с подложкой во время шага осаждения фосфора, а при добавлении дополнительного потока силана на шаге осаждения фосфора она значительно уменьшается и становится меньше 0.02 эВ. Это приводит к значительному улучшению производительности солнечного элемента ITO/n-GaP/p-Si вследствие уменьшения перегиба на ВАХ, что приводит к увеличению тока короткого замыкания и фактора заполнения. Кроме того, во всех образцах был обнаружен глубокий дефектный уровень с энергией активации Ea = 0.50–0.55 eV и сечением захвата σT = (1–10)·10-16 cm2.

The influence of silicon nanowire (SiNWs) geometry on the efficiency of radial p-i-n junction solar cell is studied using experimental measurements. Solar cells based on vertically aligned structures with the SiNWs less than 10 µm in height are practically on par with the planar element in terms of the open-circuit voltage, exceeding it in terms of short-circuit current density by up to 1.5 times (3.9–4.9 mA/cm2). The increase in the short-circuit current density is associated with the broadening of the quantum efficiency (EQE) spectrum. There is a significant broadening of the EQE boundary to the short-wavelength region with a decrease in the diameter of the SiNWs (from 1.8 to 0.8 µm). A decrease in the open-circuit voltage and a decrease in the absolute value of EQE are observed for structures with SiNWs more than 10 µm in height., В работе исследуется влияние геометрии кремниевых нановолокон (КН) на производительность солнечных элементов на основе радиальных p-i-n a-Si:H структур, осажденных на КН. Солнечные элементы на основе вертикально-ориентированных структур с высотой КН менее 10 мкм по значениям напряжения холостого хода практически не уступают планарному элементу, а по значениям плотности тока короткого замыкания превосходят его до 1.5 раз (3.9–4.9 мА/см2). Увеличение значения тока короткого замыкания связано с расширением спектра квантовой эффективности, причем с уменьшением диаметра кремниевых нановолокон (с 1.8 до 0.8 мкм) наблюдается существенное расширение границы спектра квантовой эффективност в коротковолновую область. Для структур c высотой кремниевых нановолокон более 10 мкм отмечается снижение значения напряжения холостого хода и уменьшение абсолютного значения EQE.

The work is aimed at study of correlation between quasi 1-D silicon nanostructures adsorption properties and their electrical characteristics in terms of change in Si nanowires impedance under action of different environments with a target adsorbate. Here we fabricate silicon nanowires based gas sensor and demonstrate the possibility of qualitative and quantitative gaseous media analysis for the presence of ammonia. The equivalent electric circuits of the sensor under action of air, vapours of water and water ammonia solutions are considered. The sensor response under action of the different adsorbates and optimal impedance spectroscopy parameters are discussed., Работа направлена на изучение адсорбционных свойств нанонитей кремния методами спектроскопии электрического импеданса. Продемонстрирована корреляция между адсорбционными свойствами и электрическими характеристиками нанонитей. Показана возможность качественного и количественного анализа паровых сред на предмет присутствия в них аммиака.

Photovoltaic properties of hybrid solar cells based on poly-(3,4 ethylenedioxythiophene): polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS) and Si nanowires (SiNWs) are studied. High values of the open circuit voltage (VOC) and external quantum efficiency (EQE) at short wavelength region obtained for planar solar cells indicate sufficient passivation properties of n-Si/PEDOT:PSS interface. A technology for filling SiNWs (6 µm in height and 1.7 µm in diameter) with PEDOT:PSS has been developed using G-coating. Compared with planar hybrid cell, SiNWs/PEDOT:PSS cell exhibit lower total reflectance (~ 12%) and higher EQE in the long wavelength region. It should be stressed that an increase in the PEDOT:PSS layer thickness by the combination of the G-coating and spin coating methods does not affect the short wavelength region of EQE. This fact is important for development of flexible solar cells based on SiNWs., Изучены фотоэлектрические свойства гибридных солнечных элементов на основе кремниевых нановолокон (SiNWs) и поли(3,4-этилендиокситиофен)-полистиролсульфоната (PEDOT:PSS). Высокие значения напряжения холостого хода (Vхх) и внешней квантовой эффективности в коротковолновой области, полученные для планарных солнечных элементов, указывают на достаточные пассивирующие свойства интерфейса n-Si/PEDOT:PSS. Технология заполнения SiNWs (6 мкм в высоту и 1.7 мкм в диаметре) слоем PEDOT:PSS была разработана с использованием метода G-центрифугирования. По сравнению с подобным кремниевым планарным элементом, солнечный элемент с радиальным p–n-переходом демонстрирует гораздо более низкий общий коэффициент отражения (~ 12%) и более высокую квантовую эффективность в диапазоне длин волн 430–1200 нм. Следует подчеркнуть, что увеличение толщины слоя PEDOT:PSS за счет комбинации G- и горизонтального центрифугирования не влияет на коротковолновую область EQE. Этот факт важен для разработки гибких солнечных элементов на основе вертикально-ориентированных структур.

This article is devoted to the study of the contact and recombination properties of the combination of a-Si:H(i)/µc-Si:H(n) layers. Numerical modeling of the band diagram as well as experimental study of the contact system with a silicon substrate has been carried out. The optimal values of the thicknesses of the contact layers are determined, which make it possible to obtain a low rate of carrier recombination and contact resistance., Данная статья посвящена исследованию контактных и рекомбинационных свойств комбинации слоев a-Si:H(i)/µc-Si:H(n) на подложках кристаллического кремния. Проведено численное моделирование зонной диаграммы, а также экспериментальное исследование транспортных свойств на кремниевой подложке. Определены оптимальные значения толщин контактных слоев, позволяющие получить низкую скорость рекомбинации носителей и контактное сопротивление.

The work is aimed at study of quasi 1-D silicon nanostructures (nanowires) adsorption properties via electrical impedance spectroscopy. Nanowires were synthesized by cryogen plasmachimical etching and transferred to auxiliary substrate with interdigital gold contacts. Further, nanowires were exposed to air, unsaturated vapors of ammonia and hydrochloric acid aqueous solutions with concentrations about 0.1–1.0 mmol∙l–1 followed by measurement of the nanowires impedance spectra. Changes in the impedance spectra of nanowires upon exposure under analyte vapors are considered in terms of a correlation between the adsorption properties of nanowires and their electrical characteristics., Работа направлена на изучение адсорбционных свойств нанонитей кремния методами спектроскопии электрического импеданса. Продемонстрирована корреляция между адсорбционными свойствами и электрическими характеристиками нанонитей в присутствии воздуха, ненасыщенных паров воды и водных растворов аммиака, а также соляной кислоты.

In this article, indium phosphide (InP) layers were grown using the method of plasma-chemical atomic layer deposition on crystalline silicon substrates for the first time. Trimethyllindium (TMI) was used as a source of indium, and phosphine (PH3) was used as a source of phosphorus. Properties of InP layers were evaluated, such as structural properties, electrical conductivity, type of conductivity and carrier concentration to integrate them into a c-Si-based solar cell. Root-Mean-Square (RMS) roughness measurements showed that the use of intermediate annealing in Ar plasma after the stage of deposition of a phosphorus monolayer leads to a significant decrease in roughness to the level of fractions of nanometers. The composition of the InP layers according to the energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) was close to stoichiometric. The measurements of dark IV characteristics showed that the InP layer has a donor type of conductivity. I–V characteristics of InP/p-Si structure under solar spectrum illumination, show open circuit voltage of Voc = 0.48 V. Van der Pauw measurements demonstrate high concentration of carriers and their high mobility. Thus, the possibility of using InP-based layers for solar cells was shown., Впервые методом плазмохимического атомно-слоевого осаждения были выращены слои фосфида индия (InP). В качестве источника индия выступал триметиллиндий (ТМИ), а в качестве источника фосфора – фосфин (РН3). Были оценены структурные свойства слоев InP, а также электропроводность, тип проводимости и концентрация носителей. Состав слоев InP по данным энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX) близок к стехиометрическому. Выращенные слои имеют донорный тип проводимости, световые ВАХ продемонстрировали напряжение холостого хода Voc=0.48 В. Таким образом, была оценена возможность использования слоев на основе InP для создания солнечных элементов.

This paper presents the results of studying the effect of thermal annealing on the optical and electrical characteristics of NiO films. NiO layers were synthesized using DC magnetron sputtering from a Ni target. The films were deposited in an Ar/O2 gas mixture with a ratio of 70%/30%, respectively. The deposition power was 100W. The resulting films had low transparency and high conductivity, which is associated with a high content of oxygen vacancies in the NiO structural layer. The influence of thermal annealing on the characteristics of NiO films was studied on films obtained by magnetron sputtering. Annealing was carried out in an oxygen-containing environment at temperatures from 200°C to 550°C and an annealing duration from 5 to 120 minutes. The results of optical studies have shown that annealing at temperatures up to 550°C leads to an increase in transparency from 5% to 80% at a wavelength of 700 nm. In this case, an increase in the temperature and duration of the process is accompanied by an increase in the optical band gap. A similar trend was observed in the study of film conductivity, where an increase in the annealing temperature leads to an increase in resistivity from 0.2 Ω cm to 1460 Ω cm., В данной работе представлены результаты исследования влияния термического отжига на оптические и электрические характеристики пленок NiO. Слои NiO были синтезированы с использованием DC магнетронного напыления из мишени Ni. Напыление плёнок осуществлялось в газовой смеси Ar/O2 соотношением 70%/30%, соответсвенно. Мощность напыления составила 100W. Полученные плёнки имели низкую прозрачность и высокую проводимость, что связано с высоким содержанием кислородных вакансий в структурном слое NiO. Влияние термического отжига на характеристики пленок NiO изучалось на пленках, полученных методом магнетронного напыления. Отжиг осуществлялся в кислородосодержащей среде при температурах от 200 °С до 550 °С и длительностью отжига от 5 до 120 минут. Результаты оптических исследований показали, что отжиг при температурах до 550 °С приводит к увеличению прозрачности с 5 % до 80 % на длине волны 700 нм. При этом увеличение температуры и длительности процесса сопровождается с увеличением оптической ширены запрещённой зоны. Подобная тенденция наблюдалась при исследовании проводимости плёнок, где повышение температуры отжига приводит к увеличению удельного сопротивления с 0,2 Ом·см до 1460 Ом·см.