Количественный анализ оптических и рекомбинационных потерь в тонкопленочных солнечных элементах на основе Cu(In,Ga)Se$_{2}$

Проведен теоретический анализ оптических и рекомбинационных потерь в тонкопленочном солнечном элементе на основе Cu(In,Ga)Se$_{2}$ с шириной запрещенной зоны 1.36–1.38 эВ. Определено оптическое пропускание слоев ZnO и CdS, через которые излучение вводится в поглощающий слой. Исходя из оптических констант найдены оптические потери, обусловленные отражением на границах раздела (7.5%) и поглощением в слоях ZnO и CdS (10.2%). Для расчета рекомбинационных потерь рассмотрено спектральное распределение квантовой эффективности гетероструктуры CdS/CuIn$_{1-x}$Ga$_{x}$Se$_{2}$. Показано, что с учетом дрейфовой и диффузионной компонент, рекомбинации на передней и задней поверхностях поглотителя можно в деталях аналитически описать спектры квантовой эффективности исследуемого солнечного элемента. Из сопоставления результатов расчета с экспериментом определены реальные параметры солнечного элемента. Определены также потери, обусловленные рекомбинацией фотогенерированных носителей заряда на фронтальной и тыльной поверхностях поглощающего слоя (1.8% и $<$ 0.1% соответственно), в его нейтральной части (7.6%) и в области пространственного заряда $p$–$n$-гетероперехода (1.0%). Предложена коррекция параметров Cu(In,Ga)Se$_{2}$, повышающая эффективность собирания заряда.