Численный анализ эффективности нанопористого просветляющего покрытия из диоксида титана в применении к кремниевой солнечной энергетике
Автор: Гейнц Юрий Эльмарович, Панина Екатерина Константиновна
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 2 т.50, 2026 года.
Бесплатный доступ
Функциональную эффективность солнечных элементовограничивают оптические потери при отражении падающего на них солнечного света. Снижение отраженной компоненты достигается использованием просветляющих покрытий, в частности, нанопористого диоксид титанового слоя. В работе теоретически рассмотрена задача рассеяния оптического излучения в спектральном диапазоне солнечного света на кремниевой подложке толщиной 300 нм с нанесенным на нее пористым просветляющим диоксид титановым покрытием различной толщины (25÷500 нм) и структурного дизайна. Детально исследованы характеристики поглощения и рассеяния света антиотражающим слоем двух принципиально различных структурных типов, образованных либо в виде нескольких слоев плотно упакованных наносфер, либо сплошного слоя с хаотично расположенными вертикальными нанопорами диаметром 25÷200 нм, заполненными воздухом. Установлено, что просветляющее покрытие с достаточно крупными субволновыми воздушными порами (диаметр 200 нм) характеризуется наиболее низким оптическим отражением и способно снизить коэффициент отражения кремниевого слоя до трех раз интегрально по солнечному спектру.
Антиотражающий пористый слой, солнечный элемент, поглощение и рассеяние света, солнечный свет
Короткий адрес: https://sciup.org/140314852
IDR: 140314852 | DOI: 10.18287/COJ1722
Numerical analysis of the efficiency of a nanoporous titanium dioxide antireflection coating for the use in silicon solar panels
The efficiency of solar cells is limited by optical losses due to the partial reflection of incident sunlight. The losses are reduced by using antireflection coatings, in particular a nanoporous titanium dioxide layer. We theoretically study a problem of scattering of the solar light from a silicon substrate of thickness 300 nm with a titanium dioxide coating varying in thicknesses from 25 to 500 nm and of different structural designs. Characteristics of light absorption and scattering by an antireflective layer of two different structural types, formed either as several layers of densely packed nanospheres or as a continuous layer with randomly arranged vertical nanoscale pores filled with air, are studied in detail. It is found that an antireflection coating with large air pores (200 nm in diameter) has the lowest optical reflection and can reduce the reflection coefficient of a silicon layer by up to three times across the entire solar spectrum.
