ИССЛЕДОВАНИЕ ПУТЕЙ ОПТИМИЗАЦИИ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ МЕТОДОМ МНОГОУРОВНЕВОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Теоретическое исследование путей оптимизации свойств слоя поглотителя CdTe является важной задачей
на пути повышения эффективности тонкопленочных солнечных элементов на основе гетероперехода CdTe/CdS. Свойства получаемых материалов, такие как плотность свободных носителей заряда, часто сильно зависят от параметров процессов осаждения слоев и их последующей обработки, в существенной степени определяющих дефектный состав получаемых материалов. 

Для описания зависимости скорости процесса осаждения CdTe от температуры и потоков Cd и Te разработана модель на основе решеточного кинетического метода Монте–Карло. 

Для определения влияния условий обработки CdTe на проводимость разработана квазихимическая модель, основанная на уравнении электронейтральности для концентраций точечных дефектов, описываемых константами реакций образования дефектов. 

При разработке моделей использованы значения параметров дефектов и реакций, полученных из первопринципных расчетов с помощью теории функционала плотности. Разработанная модель осаждения корректно описывает переход от испарения к осаждению, а также повышение скорости испарения при избытке Cd. Для объяснения наблюдаемых электрических свойств CdTe после обработки Cl квазихимическая модель дефектов дополнена глубоким акцепторным комплексным дефектом, что позволило описать как высокотемпературную зависимость проводимости от давления кадмия, так и зависимость сопротивления от концентрации хлора при комнатной температуре. 

1. Green, M. A. Solar cell efficiency tables (version 42) / M. A. Green, K. Emery, Y. Hishikawa, W. Warta, E. D. Dunlop // ProgressinPhotovoltaicsResearchandApplications.−2013.−V. 21. − P. 827—837.

2. Perdew,J.P.Generalizedgradientapproximationmadesimple / J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof // Phys. Rev. Lett. − 1996. − V. 77, N 18. − P. 3865—3868.

3. Kohn,W.Self−consistentequationsincludingexchangeand correlation effects / W. Kohn, L. J. Sham // Phys. Rev. A. − 1965. − V. 140, N 4. − P. 1133—1138.

4. Blöchl, P. E. Projector augmented−wave method / P. E. Blöchl // Phys. Rev. B. − 1994. − V. 50, N 4. − P. 17953—17979.

5. Kresse, G. Efficient iterative schemes for ab initio total− energy calculations using a plane−wave basis set / G. Kresse, J. Furthmuller // Phys. Rev. B. − 1996. − V. 54. − P. 11169—11186.

6. Brebrick, R. High temperature thermodynamic data for CdTe(c) / R. Brebrick // J. Phase Equilibria and Diffusion. − 2010. − V. 31, N 3. − P. 260—269.

7. Krukau,A.V.Influenceoftheexchangescreeningparameter on the performance of screened hybrid functionals / A. V. Krukau, O. A. Vydrov, A. F. Izmaylov, G. E. Scuseria // J. Chemi. Phys. − 2006. − V. 125. − P. 224106.

8. Grill, R. Point defects and diffusion in cadmium telluride / R. Grill, A. Zappettini // Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials. − 2004. − V. 48/49. − P. 209—244.

9. Krasikov, D. Why shallow defect levels alone do not cause high resistivity in CdTe / D. Krasikov, A. Knizhnik, B. Potapkin, T. Sommerer // Semiconductor Science and Technology. − 2013. − V. 28. − P. 125019.

10. Franc, J. Galvanomagnetic properties of CdTe below and above the melting point / J. Franc, P. Höschl, R. Grill, L. Turjanska, E. Belas, P. Moravec // J. Electronic Materials. − 2001. − V. 30, N 6. − P. 595—602.

11. Grill, R. Chemical diffusion in CdTe : Cl / R. Grill, B. Nahlovskyy, E. Belas, M. Bugar, P. Moravec, P. Höschl // Semiconductor Science and Technology. − 2010. − V. 25. − P. 045019.

12. Popovych,V.D.Theeffectofchlorinedopingconcentration on the quality of CdTe single crystals grown by the modified physical vapor transport method / V. D. Popovych, I. S. Virt, F. F. Sizov, V. V. Tetyorkin,Z.F.Tsybrii(Ivasiv),L.O.Darchuk,O.A.Parfenjuk, M. I. Ilashchuk // J. Cryst. Growth. − 2007. − V. 308. − P. 63—70.

13. Shin, H.−Y. Temperature−gradient−solution grown CdTe crystals for γ−ray detectors / H.−Y. Shin, C.−Y. Sun // J. Cryst. Growth. − 1998. − V. 186. − P. 67—78.