Покращення захоплення світла, кероване TCAD, у кремнієвих фотоелектричних елементах за допомогою спроектованих геометрій наноотворів
| Автори | Monika Gogoi, T.D. Das |
| Афіліація |
Department of Basic and Applied Science, National Institute of Technology Arunachal Pradesh, India |
| Е-mail | gogoimonika7@gmail.com |
| Випуск | Том 18, Рік 2026, Номер 2 |
| Дати | Одержано 10 лютого 2026; у відредагованій формі 19 квітня 2026; опубліковано online 29 квітня 2026 |
| Цитування | Monika Gogoi, T.D. Das, Ж. нано- електрон. фіз. 18 № 2, 02028 (2026) |
| DOI | https://doi.org/10.21272/jnep.18(2).02028 |
| PACS Number(s) | 74.78.Na |
| Ключові слова | Наноотвори, Кремній (100) , TCAD (17) , Оптичне поглинання (8) , Підвищена ефективність. |
| Анотація |
Формування наноотворів у кремнії широко досліджується як ефективна стратегія захоплення світла для фотоелектричних пристроїв; однак ступінь, до якої оптичне покращення призводить до покращення електричних характеристик, залишається сильно обмеженою рекомбінацією носіїв заряду та залежними від легування транспортними ефектами. У цій роботі використовується пов'язана оптико-електрична структура TCAD для систематичного дослідження впливу спроектованих геометрій кремнієвих наноотворів як на поглинання світла, так і на продуктивність пристрою. Товщина наноотворів від 100 до 400 нм та концентрація легування акцепторами від 1015 до 1019 см ⁻ ³ аналізуються за допомогою зваженої оптичної ефективності, генерації носіїв, динаміки рекомбінації та вольт-амперних характеристик. Результати показують, що збільшення товщини наноотворів значно покращує захоплення світла, причому зважена ефективність поглинання перевищує 45 % для товщини наноотвору 400 нм та покращує оптичне поглинання до ~ 40 % порівняно з планарною опорною структурою. Електричне моделювання виявляє чіткий оптимум ефективності при концентрації легування акцептора приблизно 1018 см – 3, за межами якої рекомбінація Шоклі-Ріда-Холла погіршує збирання носіїв заряду. У цій оптимальній робочій точці пристрій на основі наноотворів розміром 400 нм досягає значного покращення PCE порівняно з планарною тонкоплівковою коміркою. Дослідження демонструє, що максимальна ефективність досягається завдяки збалансованій кооптимізації геометрії наноотворів та концентрації легування, а також встановлює кількісні рекомендації щодо проектування наноструктурованого кремнієвого сонячного елемента на основі TCAD, що виходять за рамки лише оптичних підходів оптимізації [1-3, 6-9]. |
|
Перелік посилань |
Інші статті цього номера
1) Кінетика росту згустків Ag на мікрокристалах AgBr під дією фемтосекундного імпульсного лазерного випромінювання [02001-1-02001-7]2) Радіаційні дефекти у зелених світлодіодах GaP [02002-1-02002-5]
3) Вплив будови і властивостей перехідної зони між матрицею і наповнювачем на руйнування композиційних покриттів при терті [02003-1-02003-7]
4) Моделювання поширення хвиль у циліндричному хвилеводі з нелінійного метаматеріалу типу Керра за допомогою методу скінченних різниць у часовій області допоміжних диференціальних рівнянь [02004-1-02004-11]
5) Обчислювальна основа на медичних зображеннях для картографування електромагнітного поля та оцінки коефіцієнта питомого коефіцієнта поглинання (SAR) у біологічних тканинах [02005-1-02005-5]
6) Ефект саморозігрівання в GaN діоді з варізонною InGaN мезаструктурою [02006-1-02006-6]
7) Проєктування та аналіз надкомпактної трищілинної шестикутної патч-антени для застосувань в ІоТ у ТГц діапазоні [02007-1-02007-7]
8) Удосконалення чотирьохзондових вимірювань неоднорідних матеріалів [02008-1-02008-5]
9) Термодинамічне моделювання фазового складу структур Si/SiОx, отримуваних фазовим розділенням нестехіометричних оксидів кремнію [02009-1-02009-6]
10) Проєктування та оцінка продуктивності компактної чотирипортової mmWave MIMO-патч-антени, що інтегрує протокол MQTT на частоті 6,6 ГГц у 5G-застосуваннях [02010-1-02010-5]
11) Нанотехнології у ранньому виявленні раку та точній діагностиці: досягнення в нанотехнологіях, технологіях та клінічному застосуванні [02011-1-02011-7]
12) Використання затворів та каналів у графеновому тунельному польовому транзистори (GTFET) у наномасштабі для покращення продуктивності пристроїв [02012-1-02012-5]
13) Незалежні RFID-мітки без орієнтації чіпа з використанням кільцевих структур з квадратними щілинами [02013-1-02013-6]
14) Широкосмугова шестернеподібна щілинна чотирипортова MIMO-антена на підкладці ITO з покращеною ізоляцією за допомогою паразитних впливів для застосувань 5G/WLAN у діапазоні менше 6 ГГц [02014-1-02014-5]
15) Оцінка нанобіосенсорів наступного покоління для виявлення небезпечних біологічних маркерів при захворюваннях [02015-1-02015-5]
16) Низькопрофільна кругла патч-антена у формі півмісяця для застосувань у діапазоні менше 6 ГГц [02016-1-02016-4]
17) Покращення структурних та фізичних властивостей гібридних нанокомпозитів Al 7075–карбід бору–діоксид цирконію [02017-1-02017-7]
18) DGTFET: метод підвищеної чутливості для біосенсорики без міток [02018-1-02018-5]
19) Термокерований трисмуговий метаматеріальний ідеальний поглинач на основі діоксиду ванадію (VO2) для застосування в терагерцовому зв'язку [02019-1-02019-5]
20) Аналіз низькопрофільної шестикутної патч-антени для бездротового зв'язку наступного покоління [02020-1-02020-4]
21) Багатодіапазонна двослотова кругла кільцева мікросмужкова патч-антена з живленням від CPW для застосувань у міліметровому діапазоні 5G [02021-1-02021-5]
22) Аналіз продуктивності структурованого n-i-p та p-i-n перовскітного сонячного елемента без свинцю на основі Cs2TiI6 [02022-1-02022-4]
23) Залежні від матеріалу варіації сенсибілізації протонного опромінення, опосередкованої наночастинками [02023-1-02023-6]
24) Оптична реакція наноплівок золота та хрому, що залежить від товщини: дослідження ефективності плазмонного зондування [02024-1-02024-5]
25) Електропровідність тонких плівок сплавів CoNi та FeNi [02025-1-02025-7]
26) Польовий транзистор на основі плівки відновленого оксиду графену з поглинаючими шарами ZnO та поруватого кремнію для виявлення іонізуючого випромінювання [02026-1-02026-5]
27) Компактна широкосмугова мікросмужкова патч-антена з використанням часткової заземлювальної площини для застосувань міліметрового діапазону 28 ГГц [02027-1-02027-6]
28) Застосування наночастинок заліза для відновлення хрому [02029-1-02029-8]
29) Структурні та оптичні властивості наностержнів ZnO, синтезованих за допомогою екстракту тулші (Ocimum tenuiflorum): екологічний підхід [02030-1-02030-5]
30) Дослідження електричної поведінки одноперехідних сонячних елементів GaAs/Ge [02032-1-02032-7]
31) Вплив золь-гель обробки та відпалу на нанокристалічні тонкі плівки TiO2 для фотоелектричних застосувань [02033-1-02033-4]
32) Магнітоопір в магнітовпордякованих «симетричних» та «несиметричних» сендвічах з ультратонкими прошарками [02034-1-02034-6]
33) Оптимізація відбивної здатності в біізотропних багатошарових дзеркалах: роль співвідношень хіральних та теллегенівських параметрів [02035-1-02035-6]
34) Моделювання впливу розмірів пор на механічні властивості композитів з металевою матрицею, армованих частинками SiC [02036-1-02036-5]
35) Аналіз методом скінченних елементів оптимізованих наноматеріалів Fe2O3 під дією прикладеного механічного тиску [02037-1-02037-4]
36) Властивості тонких плівок ZnO, легованих Sn, створених шляхом піролізу сонячного розпилення для фотоелектричних застосувань [02038-1-02038-5]
