Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2022, 13 (2), 220–226
Impact of distributed Bragg’s reflectors and nanogratings in thin film silicon solar cells
R. S. Dubey – Swarnandhra College of Engineering & Technology, Seetharampuram, Narsapur, 534280 West Godavari, Andhra Pradesh, India
S. Saravanan – Swarnandhra College of Engineering & Technology, Seetharampuram, Narsapur, 534280 West Godavari, Andhra Pradesh, India; shasa86@gmail.com
Corresponding author: S. Saravanan, shasa86@gmail.com
DOI 10.17586/2220-8054-2022-13-2-220-226
ABSTRACT Photonic crystals possess periodic modulation of higher refractive index contrast which brings a unique photonic band gap. In this work, thin-film silicon solar cell optical performance was studied by the finite-difference time-domain (FDTD) method. The distributed Bragg reflector (DBR) and nanogratings are integrated as a backside reflector, which endorses the photonic modes in the silicon solar cell. The light trapping scheme plays a pivotal role in solar cells due to the limited absorption in the higher spectral region. For that, various silicon solar cell structures are investigated for better light absorption using photonic ray theories with numerical simulations. This result indicates the combination of DBR and nanogratings is capable and yielded a high relative enhancement of 59 % as compared with the reference cell which was endorsing the Fabry–Perot resonance and guided-modes in photovoltaic devices. These results show promise for designing thin film silicon solar cells with enhanced light absorption.
KEYWORDS DBR, nanogratings, silicon, thin-film, FDTD
FOR CITATION Dubey R.S., Saravanan S. Impact of distributed Bragg’s reflectors and nanogratings in thin film silicon solar cells. Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2022, 13 (2), 220–226.
[In Russian] Р.С. Дубей, С. Сараванан
Влияние распределенных брэгговских отражателей и нанорешеток в тонкопленочных кремниевых солнечных элементах
АННОТАЦИЯ Фотонные кристаллы обладают периодической модуляцией более высокого контраста показателя преломления, что приводит к уникальной фотонной запрещенной зоне. В этой работе оптические характеристики тонкопленочных кремниевых солнечных элементов изучались методом конечных разностей во временной области Распределенный брэгговский отражатель и нанорешетки интегрированы в качестве заднего отражателя, что поддерживает фотонные моды в кремниевом солнечном элементе. Схема улавливания света играет ключевую роль в солнечных элементах из-за ограниченного поглощения в более высокой области спектра. Для этого исследуются различные структуры кремниевых солнечных элементов на предмет лучшего поглощения света с использованием теорий фотонных лучей с численным моделированием. Этот результат указывает на то, что комбинация распределенного брэгговского отражателя и нанорешеток способна обеспечить высокое относительное усиление на 59% по сравнению с эталонной ячейкой, которая поддерживает резонанс Фабри-Перо и управляемые моды в фотоэлектрических устройствах. Эти результаты показывают перспективность разработки тонкопленочных кремниевых солнечных элементов с улучшенным поглощением света.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА распределенный брэгговский отражатель, нанорешетки, кремний, тонкопленочные.
