Electrophysical Properties of a Solar Cell with Non-Traditional Contact Structures

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Based on a number of experimental and patented works, the competitive efficiency of a solar cell with non-traditional contact structures is substantiated in detail. It is shown that the efficiency of a solar cell depends on the innovative choice of its contact materials (nano-sized crystalline lead chalcogenide and structureless non-crystalline silicon). The specific electro physical properties of lead chalcogenide and silicon are considered, providing a significant improvement in the converting properties of the solar cell. A specific mechanism for the formation of a contact field due to the participation of current carriers from localized defect energy states of the silicon band gap is presented. By solving the Poisson equation, the parameters of the contact field of the – nano-heterojunction were calculated.

About the authors

Mardon A. Askarov

Karakalpak State University named after Berdakh of the Ministry of Higher and Secondary Specialized Education of the Republic of Uzbekistan

Author for correspondence.
Email: asqarovm@list.ru
ORCID iD: 0000-0003-4627-3170

PhD student at the Department of Semiconductors Physics

Uzbekistan, Nukus, Republic of Karakalpakstan

Erkin Z. Imamov

Tashkent University of Information Technologies named after Muhammad al-Khwarizmi (TUIT) of the Ministry for Development of Information Technologies and Communications of the Republic of Uzbekistan

Email: erkinimamov@mail.ru
ORCID iD: 0009-0007-4952-1842

Doct. Sci. (Phys. and Math.), Professor, Department of Physics

Uzbekistan, Tashkent

Ramizulla A. Muminov

Physical-Technical Institute of the SPA “Physics-Sun” of the Academy of Science of Uzbekistan

Email: detector@uzsci.net
ORCID iD: 0000-0001-7243-595X

Academician, Doct. Sci. (Phys. and Math.), Professor

Uzbekistan, Tashkent

References

  1. Imamov E.Z., Dzhalalov T.A., Muminov R.A. Electrophysical properties of the “nano-object–semiconductor” new contact structure. Technical Physics. 2015. Vol. 60. No. 5. Pp. 740–745.
  2. Dzhalalov T.A., Porter L.M., Imamov E.Z., Muminov R.A. Theory of the electrostatic field in nanosized p-n-junctions. UzJPh – Uzbek Journal of Physics. 2015. Vol. 17. No. 3. Pp. 131–139. (In Rus.)
  3. Imamov E.Z., Jalalov T.A., Muminov R.A., Rakhimov H.Kh. The theoretical model of new contact structure “nanoobject–semicondactor”. Computational Nanotechnology. 2015. No. 4. Pp. 58–63.
  4. Dzhalalov T.A., Imamov E.Z., Muminov R.A. The electrical properties of a solar cell with multiple nanoscale p-n-transitions. Applied Solar Energy. 2014. Vol. 50. No. 4. Pp. 228–232.
  5. Jalalov T., Imamov E. PRSCIiples of nanosolar energy. Current problems of combining and developing two technologies: Monograph. Saarbrucken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2016. P. 113. ISBN: 978-3-659-89808-2.
  6. Imamov E.Z., Djalalov T.A., Muminov R.A., Rakhimov R.Kh. The difference between the contact structure with nanosize inclusions from the semiconductor photodiodes. Computational Nanotechnology. 2016. No. 3. Pp. 203–207.
  7. Imamov E.Z., Djalalov T.A., Muminov R.A., Rakhimov R.Kh. Unique opportunity to create cheap but effective silicon solar cells. Computational Nanotechnology. 2017. No. 1. Pp. 61–65.
  8. Dzhalalov T.A., Imamov E.Z., Muminov R.A.,Rakhimov R.Kh. Analysis of the role of nanoobjects in reducing the cost of silicon solar cells. Computational Nanotechnology. 2017. No. 3. Pp. 14–18., 30.08.2012.
  9. Dzhalalov T.A., Imamov E.Z., Muminov R.A., Rakhimov R.Kh. Expanding the effective absorption spectrum of solar cells with nanoinclusions, Computational Nanotechnology. 2018. No. 1. Pp. 155–167. (In Rus.)
  10. Jalalov T.A., Imаmov E.Z., Muminov R.A. et al. Solar elements based on noncrystallic silicon with nanostructured impacts. Computational Nanotechnology. 2018. No. 3. Pp. 85–90.
  11. Imamov E.Z., Muminov R.A., Dzhalalov T.A., Karimov Kh.N. The influence of nanotechnological influence on the parameters of the solar cell. Ilmiy Xabarnoma / Scientific Bulletin. 2019. No. 1. Pp. 25–27.
  12. Imamov E.Z., Muminov R.A., Dzhalalov T.A. et al. Nano-technological transformation of the illusory properties of the macrocosm. Uzbek Physical Journal. 2019. No. 3. Pp. 173–179.
  13. Imamov E.Z., Muminov R.A., Dzhalalov T.A., Karimov Kh.N. Silicon solar cell with small p-n-junctions. Physics of Semiconductors and Microelectronics. 2019. No. 3 Pp. 78–87. (In Rus.)
  14. Imamov E.Z., Muminov R.A., Djalalov T.A., Abdullaeva Sh.I. The state of solar energy in Uzbekistan in the framework of the development of renewable energy sources. Scientific Bulletin. Physical and Mathematical Research. 2021. Vol. 3. Issue 1. Pp. 46–51.
  15. Imamov E.Z., Muminov R.A., Rakhimov R.Kh. Mathematical modeling of optimal parameters of atmospheric influence on the properties of the solar module. Computational Nanotechnology. 2020. Vol. 7. No. 2. Pp. 58–63.
  16. Imamov E.Z., Muminov R.A., Rakhimov R.Kh. Analysis of the efficiency of a solar cell with nano-dimensional hetero transitions. Computational Nanotechnology. 2021. Vol. 8. No. 4. Pp. 42–45.
  17. Imamov E.Z., Muminov R.A., Rakhimov R.Kh. and others. Modeling the electrical properties of a solar cell with many nanoheterojunctions. Computational Nanotechnology. 2022. Vol. 9. No. 4. Pp. 70–77. (In Rus.)
  18. Askarov M.A., Imamov E.Z., Muminov R.A., Ismaylov K.A. Formation of a highly efficient silicon solar cell with nanoheterojunctions based on lead chalcogenides. Science and Education in Karakalpakstan. 2022. No. 4-2. Pp. 226–230.
  19. Muminov R.A., Imamov E.Z., Rakhimov R.Kh., Askarov M.A. Factors of efficient generation of electricity in a solar cell with nanoheterojunctions. Computational Nanotechnology. 2023. Vol. 10. No. 1. Pp. 119–127.
  20. Tsoi B. Electromagnetic radiation converter (options). Patent in the Eurasian Patent Office. EP2405487 A1, 30.08.2012.
  21. Tsoi B. Method of manufacturing a beam junction, beam converter of electromagnetic radiation. Patent in the World Intellectual Property Organization. WO 2011/040838 A2. 07.04.2011.
  22. Schaller R.D., Klimov V.I. Phys. Rev. 2004. No. 186601. P. 92.
  23. Schaller R.D., Petruska M.A., Klimov V.I. Appl. Phys. 2005. No. 253102. P. 87.
  24. Stancu V., Pentia E., Goldenblum A. et al. Romanian Journal of Information Science and Technology. 2007. Vol. 10. No. 1. Рp. 53–66.
  25. Springholz G., Bauer G. Molecular beam epitaxy of IV–VI he tero- and nanostructures. Phys. Stat. Sol. (b) 244. 2007. No. 8. Рp. 2752–2767.
  26. Springholz G., Holy V., Pinczolits M., Bauer G. Self-organized growth of three-dimensional quantum-dot crystals with fcc-like stacking and a tunable lattice constant. Science. 1998. Vol. 282. Pp. 734–737.
  27. Raab A., Springholz G. Controlling the size and density of self-assembled PbSe quantum dots by adjusting the substrate temperature and layer thickness. Appl. Phys. Lett. 2002. Vol. 81. No. 13. Pp. 2457–2459.
  28. Gusev A.I. Nanomaterials, nanostructures, nanotechnologies. Moscow: Fizmatlit, 2005. 416 p.
  29. Ledentsov N.N., Ustinov V.M., Shchukin V.A. et al. Heterostructures with quantum dots: Production, properties, lasers. FTP. 1998. Vol. 32. No. 4. Pp. 385–410. (In Rus.)
  30. Prigozhin I.R., Stengers I. Time, chaos, quantum. Towards a solution to the paradox of time. Moscow, 2000.
  31. Haken H. Synergetics. Berlin–Heidelberg: Springer, 1997.
  32. Goldenblum A., Pintilie I., Buda M. et al. Journal of Applied Physics. 2006. No. 064105. P. 99.
  33. Klimov V. J. Phys. Chem. 2006. 110. Pp. 16827–16845.
  34. Zimin S.P., Gorlachev E.S. Nanostructured lead chalcogenides: monograph. Yaroslavl: YarSU, 2011. 232 p.
  35. Burstein E., Wheeler R.G., Zemel J.N. Proceedings of the International Conference on the Physics of Semiconductors. Paris, 1964. P. 1065.
  36. Nozik A.J. Physica E. 2002. No. 14. Pp. 115–120.
  37. Schaller R.D., Sykora M., Pietryga J.M., Klimov V.I. Nano Lett. 2006. Vol. 6, No. 3. Pp. 424–429.
  38. Bonch-Bruevich V.L. et al. Electronic theory of disordered semiconductors. Moscow: Nauka, 1981. 384 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig-1

Download (61KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. For a localized defective energy state an + p the arrow shows the value of E(r) - its binding energy

Download (60KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3

Download (120KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. State before contact formation (a). The has been formed (b).For simplicity, from Fig. 2 only the upper part (above FS1) of the g(E) curve is considered

Download (93KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5.

Download (71KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6

Download (266KB)
Indexing metadata


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».