На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)

iXBT.com

33 подписчика

Свежие комментарии

  • Иван Николаев22 марта, 9:23
    Японцы одновременно выпустили три лимитированных серии. Вот кросстрек, плюс импреза, плюс леворг. Кросстрек, конечно,...Представлен новый...
  • Юрий Стенякин27 июля, 8:33
    А если учесть что компания официально ушла с российского рынка то преимущества спорныПредставлена нова...
  • Mikhail Stepanov14 июля, 7:52
    Ха-ха! В то время, как российская гиперзвуковой ракета летит со скоростью около 20 тыс. км. В час!США успешно испыт...

Учёные обнаружили секрет более эффективного туннелирования электронов в солнечных элементах

Недавнее исследование, опубликованное в журнале Journal of Photonics for Energy, открывает новые возможности для создания более эффективных солнечных элементов с горячим носителем, которые могут превзойти предел эффективности Шокли-Квайссера. Исследователи изучили состояния и их влияние на туннелирование электронов с помощью эмпирического метода псевдопотенциала, который позволяет глубже понять процесс туннелирования и может проложить путь к созданию более эффективных солнечных элементов.

Предел эффективности Шокли-Квайссера — это теоретический предел эффективности солнечных элементов, составляющий около 33,7% для солнечных элементов, работающих при комнатной температуре, который определяет максимальную эффективность преобразования солнечного излучения в электрическую энергию и является фундаментальным ограничением для солнечных элементов, которое не может быть превышено с помощью традиционных методов, но может быть улучшено с помощью новых материалов и технологий.

Источник: DALL-E

Солнечные элементы с горячим носителем представляют собой концепцию, которая была предложена несколько десятилетий назад и долгое время рассматривалась как потенциальный прорыв в технологии солнечной энергетики. Однако практическая реализация столкнулась со значительными трудностями, особенно в управлении быстрым извлечением горячих электронов через материальные интерфейсы.

Недавние исследования были сосредоточены на использовании дополнительных энергетических уровней в зоне проводимости для временного хранения горячих электронов перед сбором. Однако эксперименты выявили паразитный барьер на гетероструктурном интерфейсе между поглощающим и экстракционным слоями, который усложняет процесс передачи.

Этот барьер усложняет процесс передачи, который происходит в реальном пространстве, а не в импульсном пространстве. Когда энергетические зоны двух материалов не идеально выровнены, электроны могут обойти этот барьер посредством туннелирования, процесса, на который влияют сложные зонные структуры.

Исследователи изучили эти состояния и их влияние на туннелирование электронов с помощью эмпирического метода псевдопотенциала, который вычисляет энергетические зоны в импульсном пространстве и сопоставляет их с экспериментальными данными по критическим точкам. Этот подход позволяет глубже понять физику, которая позволяет извлекать горячие носители между состояниями долин носителей и через гетероинтерфейсы.

Солнечный элемент с горячим носителем включает в себя поглощающий слой, экстракционный слой, селективный и фактический. Эксперименты показали наличие барьера, препятствующего извлечению носителей, как указано между поглощающим слоем и экстракционным слоем. Источник: Journal of Photonics for Energy (2024). DOI: 10.1117/1.JPE.15.012502

Результаты исследования показали, что коэффициент туннелирования, который измеряет лёгкость, с которой электроны могут проходить через барьер, экспоненциально велик в структурах индий-алюминий-арсенид (InAlAs) и индий-галлий-арсенид (InGaAs) из-за несоответствия энергетических зон этих двух материалов. Однако ситуация значительно улучшается в системе, включающей материалы AlGaAs и арсенид галлия (GaAs), в которой алюминиевый состав в барьере создает вырождение в дополнительных энергетических уровнях с более низкой энергией.

Коэффициент туннелирования для переноса электронов между AlGaAs и GaAs может достигать 0,5 или даже 0,88, в зависимости от конкретного состава используемого AlGaAs. Это предполагает гораздо более эффективный процесс переноса и потенциал для использования фотоэлектрических элементов долин и реализации солнечных элементов за пределами текущих ограничений одной запрещённой зоны.

В транзисторах с высокой подвижностью электронов, изготовленных из AlGaAs/GaAs, электроны обычно перемещаются из AlGaAs в GaAs. Однако горячие носители в GaAs могут получить достаточно энергии для перехода обратно в AlGaAs, — процесс, известный как перенос в реальном пространстве. Хотя это обычно нежелательно в транзисторах, это полезно для фотоэлектрических элементов, где эффективная передача и хранение горячих носителей имеет решающее значение.

По словам исследователей, «результаты этого исследования могут проложить путь к созданию более эффективных солнечных элементов с горячим носителем, которые могут превзойти предел эффективности Шокли-Квайссера».

Ссылка на первоисточник
Рекомендуем
Популярное
наверх