Моделювання параметрів коаксіальних сонячних елементів на основі нанодротів Si та InP

Перспективним напрямом подальшого розвитку фотовольтаїки вважається застосування фотоелектричних перетворювачів сонячної енергії з нанодротовими елементами. Поряд з цим значний інтерес до властивостей нанодротів Si, InP, GaAs та InGaN як елементів високоефективних фотоперетворювачів сформував новий напрям нанодротової фотовольтаїки. Найбільш актуальними є дослідження структурних, оптичних, електричних, температурних та інших характеристик напівпровідникових нанодротів. У роботі представлено результати числового моделювання коаксіальних p-i-n структур сонячних елементів на основі нанодротів Si та InP. Геометрія 3D структур, світлові та темнові вольт-амперні харакетристики були спроектовані з використанням інструментів Silvaco TCAD. В рамках дрейф-дифузійної моделі транспорту із статистикою Фермі-Дірака отримано допустимі значення електричних параметрів: напруги холостого ходу UOC, густини струму короткого замикання JSC, максимальної потужності Pm, фактора заповнення FF, фотоелектричної ефективності та інших. Досліджено температурну залежність вольт-амперних характеристик та електричних параметрів. В інтервалі температур від 300 до 400 К визначено температурні коефіцієнти напруги холостого ходу, густини струму короткого замикання, фактора заповнення та ефективності для коаксіальних нандротових сонячних елементів на основі Si та InP. Зроблено висновок про високу термічну стійкість електричних параметрів для фотоелектричного перетворювача на основі InP, що характернодля прямозонних напівпровідників. Отримані результати чисельного моделювання мають добре узгодження з експериментальними даними та можуть бути застосовані для прогнозування властивостей нанодротових сонячних елементів.