Тонкопленочные композитные функциональные материалы на основе оксидов металлов с варьируемыми оптическими и электрическими характеристиками для устройств фотовольтаики

В настоящее время для рынка источников света и фотовольтаики заметна тенденция ухода от объемных материалов к тонкопленочным структурам, связанная с удешевлением технологии тонких пленок. Перспективным методом производства тонкопленочных покрытий и устройств является золь-гель технология, позволяющая создавать новые функциональные материалы. Данный метод является одним из наиболее оптимальных, благодаря своей простоте и наименьшим затратам в своем производстве.

 

 

Рисунок. Образцы тонких пленок оксида цинка, легированного алюминием (AZO), c включенными наночастицами серебра разной концентрации.

Для тонкопленочных устройств фотовольтаики необходимо создать условия для более эффективного поглощения солнечного света структурой и для генерации электрон-дырочных пар. С этой задачей могут справиться материалы, обладающие плазмонными эффектам. В то же время использование плазмонного механизма усиления излучения является одним из способов увеличения КПД источников света.

В рамках данного направления проводятся работы по получению тонкопленочных покрытий на подложках из материалов различного типа для управления светопоглощением и электропроводностью за счет внешнего воздействия. Также проходит разработка и исследование альтернативных ITO (оксид индия-олова) покрытию композитных материалов, обладающих большей функциональностью, что приведет к созданию новых видов устройств фотовольтаики, а также к повышению эффективности существующей продукции оптоэлектронной отрасли, что позволит значительно экономить электроэнергию и ресурсы.

1. Zinc oxide aluminum doped slabs for heat-eliminating coatings of spacecrafts. E.V. Shirshneva-Vaschenko, P.S. Shirshnev, Zh.G. Snezhnaia, L.A. Sokura, V.E. Bougrov, A.E. Romanov. Acta Astronautica 163 (2019) 107–111;

2. Electron-microscopy study of ordered silver nanoparticles synthesized in a ZnO:Al polycrystalline film. L.A. Sokura, E.V. Shirshneva-Vaschenko, D.A. Kirilenko, Zh.G. Snezhnaia, P.S. Shirshnev, А.Е. Romanov. Journal of Physics: Conference Series 1410 (2019) 012170;

3. Study of the influence of the ZnO:Al polycrystalline film morphology on the silver nanoparticles formation. E.V. Shirshneva-Vaschenko, L.A. Sokura, M.V. Baidakova, M.A. Yagovkina, Zh.G. Snezhnaia, P.S. Shirshnev, А.Е. Romanov. Journal of Physics: Conference Series 1400 (2019) 055026.