КРЕМНИЙ КҮН ЭЛЕМЕНТТЕРІ ҮШІН АНТИШАҒЫЛЫСУ ЖАБЫНДАРЫНЫҢ ОПТИКАЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІН МАТЕМАТИКАЛЫҚ МОДЕЛЬДЕУ

Бұл жұмыста кремний негізіндегі күн элементінің оптикалық сипаттамалары мен тиімділігіне антишағылысу қабатының әсерін кешенді математикалық модельдеу нәтижелері ұсынылған. Талдау Френель теңдеулеріне және жұқа қабықшалардың интерференциялық моделіне негізделген, олардың көмегімен 400-1100 нм толқын ұзындықтары диапазонында күн сәулесінің шағылу және жұтылу коэффициенттерінің спектрлік тәуелділігі бағаланды. Ерекше назар түсетін сәуленің кремний бетімен өзара әрекеттесуіне және құрылғы тиімділігін шектейтін оптикалық шығындардың рөліне аударылды.

Алынған нәтижелер кремний нитриді (Si₃N₄) негізіндегі антишағылысу қабатын қолдану беткі шағылуды айтарлықтай төмендетіп, түскен күн сәулесінің жұтылуын арттыратынын көрсетті. Қабат қалыңдығына байланысты шағылу коэффициентінің өзгерісі егжей-тегжейлі модельденіп, стандартты жарықтандыру жағдайларында антишағылысу қабатының оңтайлы қалыңдығы анықталды. Алынған нәтижелер теориялық бағалаулармен және жарияланған эксперименттік деректермен жақсы сәйкес келеді.

Сонымен қатар, күн сәулесінің спектрлік таралуын және оның фототок генерациясына қосатын үлесін ескере отырып, оптикалық шығындардың фотоэлектрлік тиімділікке әсері бағаланды. Шағылу шығындарының азаюы фототоктың артуына және фотоэлектрлік энергияны түрлендіру тиімділігінің жоғарылауына тікелей ықпал ететіні көрсетілді. Ұсынылған тәсіл заманауи жоғары тиімді кремнийлі күн элементтері үшін жұқа қабықшалы жабындарды жобалау мен оңтайландыруда тиімді құрал ретінде қолданылуы мүмкін, сондай-ақ оны басқа фотоэлектрлік материалдар мен көпқабатты жабындарға да бейімдеуге болады.

1. Green M.A. Third Generation Photovoltaics: Advanced Solar Energy Conversion / M.A. Green. – Berlin: Springer, – 2006. – 172 p.

2. IEA PVPS. Trends in Photovoltaic Applications 2025. – Paris: International Energy Agency, – 2025. – 98 p. https://iea-pvps.org/trends_reports (accessed March 13, 2026).

3. IRENA. Renewable Power Generation Costs in 2023. – Abu Dhabi: International Renewable Energy Agency, – 2024. – 210 p. https://www.irena.org/Publications (accessed March 13, 2026).

4. Green M.A. Solar Cells: Operating Principles, Technology and System Applications / M.A. Green. – Englewood Cliffs: Prentice-Hall, – 1982. – 288 p.

5. Nelson J. The Physics of Solar Cells / J. Nelson. – London: Imperial College Press, 2003. – 384 p.

6. Luque A. Handbook of Photovoltaic Science and Engineering / A. Luque, S. Hegedus. – 2nd ed. – Chichester: Wiley, 2011. – 1132 p.

7. Solar cell efficiency tables (version 63) / M.A. Green et al // Progress in Photovoltaics. – 2024. – Vol. 32, № 1. – P. 3-12. https://doi.org/10.1002/pip.3726.

8. Sze S.M. Physics of Semiconductor Devices / S.M. Sze, K.K. Ng. – 3rd ed. – Hoboken: John Wiley & Sons, – 2007. – 832 p.

9. Macleod H.A. Thin-Film Optical Filters / H.A. Macleod. – 4th ed. – Boca Raton: CRC Press, – 2010. – 800 p.

10. Southwell W.H. Gradient-index antireflection coatings / W.H. Southwell // Optical Engineering. – 1991. – Vol. 30, №. 3. – P. 295-299. https://doi.org/10.1117/12.55766.

11. Green M.A. Silicon photovoltaic modules: a brief history of the first 50 years / M.A. Green // Progress in Photovoltaics. – 2005. – Vol. 13, № 5. – P. 447-455. https://doi.org/10.1002/pip.612.

12. Hecht E. Optics / E. Hecht. – 5th ed. – Boston: Pearson, – 2017. – 704 p.

13. Born M. Principles of Optics / M. Born, E. Wolf. – 7th ed. – Cambridge: Cambridge University Press, – 1999. – 952 p.

14. Dobrowolski J.A. Optical properties of films and coatings. – In: Bass M. (ed.). Handbook of Optics. – 3rd ed. – New York: McGraw-Hill, – 2010.

15. Schroder D.K. Semiconductor Material and Device Characterization / D.K. Schroder. – 3rd ed. – Hoboken: Wiley, – 2006. – 800 p.

16. Jenny D.L. High Efficiency Silicon Solar Cells. – London: Applied Science Publishers, – 1986. – 320 p.

17. Campbell P. The limiting efficiency of silicon solar cells under concentrated sunlight / P. Campbell, M.A. Green. – IEEE Transactions on Electron Devices. – 1986. – Vol. 33, № 2. – P. 234- 239. https://doi.org/10.1109/T-ED.1986.22357.

18. Brendel R. Thin-Film Crystalline Silicon Solar Cells. – Weinheim: Wiley-VCH, – 2003. – 236 p.