ГЕНЕРАЦИОННО-РЕКОМБИНАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАНОГЕТЕРОСТРУКТУРАХ С ПРЯМОЗОННОЙ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ПОДЗОНОЙ

В статье предложена модель для исследования генерационно-рекомбинационных процессов в фотоэлектрических наноструктурах с промежуточной подзоной, позволяющая рассчитать их функциональные характеристики и эффективность преобразования солнечного излучения. Экспериментально выращены фотонаноструктуры с внедренными квантовыми точками InAs / GaAs. Показано, что представленная модель адекватно описывает экспериментальный эффект повышения тока короткого замыкания, достигаемого дополнительным поглощением ИК-фотонов.

фотоэлектрические наноструктуры, квантовые точки, ионно-лучевая кристаллизация, photovoltaic nanostructures, quantum dots, ion-beam crystallization

1. Хвостиков В. П. Высокоэффективный (ETA=39.6%, AM 1.5d) каскад фотопреобразователей в системе со спектральным расщеплением солнечного излучения / В. П. Хвостиков, А. С. Власов, С. В. Сорокина, Н. С. Потапович, Н. Х. Тимошина, М. З. Шварц, В. М. Андреев // Физика и техника полупроводников. 2011. Т.45. № 6. С. 810-815.

2. Hamzaoui I., Bouchafaa F., Talha A. Advanced control for wind energy conversion systems with flywheel storage dedicated to improving the quality of energy // International Journal of Hydrogen Energy. 2016. Vol. 41. № 45. P. 20832-20846.

3. Андреев В. М. Высокоэффективные концентраторные (2500 солнц) AlGaAs / GaAs-солнечные элементы / B. М. Андреев, В. П. Хвостиков, В. Р. Ларионов, В. Д. Румянцев, Е. В. Палеева, М. З. Шварц // Физика и техника полупроводников. 1999. Т. 33. № 9. С. 1070-1072.

4. Минтаиров С.А. Исследование диффузионных длин неосновных носителей заряда в фотоактивных слоях многопереходных солнечных элементов / С. А. Минтаиров, В. М. Андреев, В. М. Емельянов, Н. А. Калюжный, Н. К. Тимошина, М. З. Шварц, В. М. Лантратов // Физика и техника полупроводников. 2010. Т. 44. № 8. С. 1118-1123.

5. Mellor A. Realistic detailed balance study of the quantum efficiency of quantum dot solar cells / A. Mellor, A. Luque, I. Tobias, A. Marti // Advanced Functional Materials. 2016. Vol. 24. № 3. P. 339-345.

6. Блохин С. А. Фотоэлектрические преобразователи AlGaAs/GaAs с массивом квантовых точек InGaAs / C. А. Блохин, А. В. Сахаров, А. М. Надточий, А. С. Паюсов, М. В. Максимов, Н. Н. Леденцов, А. Р. Ковш, С. С. Михрин, В. М. Лантратов, С. А. Минтаиров, Н. А. Калюжный, М. З. Шварц // Физика и техника полупроводников. 2009. Т. 43. № 4. С. 537-542.

7. López E. Demonstration of the operation principles of intermediate band solar cells at room temperature / E. López, A. Datas, I. Ramiro, P. G. Linares, E. Antolin, I. Artacho, A. Marti, A. Luque, Y. Shoji, T. Sogabe, A. Ogura, Y. Okada // Solar Energy Materials and Solar Cells. 2016. Vol. 149. P. 15-18.

8. Чеботарев С. Н. Ионно-лучевая кристаллизация мультикаскадных фотогетероструктур InAs-QD/GaAs / С. Н. Чеботарев, А. С. Пащенко, В. А. Ирх, С. А. Дудников // Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. 2013. № 6-2 (128). С. 43-48.

9. Блохин С. А. Влияние положения массива InGaAs квантовых точек на спектральные характеристики AlGaAs/GaAs фотопреобразователей / С. А. Блохин, А. М. Надточий, С. А. Минтаиров, Н. А. Калюжный, B. М. Емельянов, В. Н. Неведомский, М. З. Шварц, М. В. Максимов, В. М. Лантратов, Н. Н. Леденцов, B. М. Устинов // Письма в Журнал технической физики. 2012. Т. 38. № 22. С. 43-49.

10. Weir N. Growth of InAs quantum dots on vicinal GaAs substrates by molecular beam epitaxy / N. Weir, R. Yao, C. -S. Lee, W. Guo // Journal of Crystal Growth. 2016. Vol. 451. P. 79-82.

11. Лантратов В. М. Высокоэффективные двухпереходные GaInP / GaAs солнечные элементы, полученные методом МОС-гидридной эпитаксии / В. М. Лантратов, Н. А. Калюжный, С. А. Минтаиров, Н. Х. Тимошина, М. З. Шварц, В. М. Андреев // Физика и техника полупроводников. 2007. Т. 41. № 6. С. 751-755.

12. Лозовский В. Н., Лозовский С. В., Чеботарев С. Н. Моделирование массопереноса примесей при зонной сублимационной перекристаллизации в цилиндрической ростовой зоне // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2006. № 3. С. 60-63.

13. Лозовский В. Н., Лозовский С. В., Чеботарев С. Н. Исследование краевого температурного эффекта при зонной сублимационной перекристаллизации // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2007. № 5. С. 52-56.

14. Лозовский В. Н. Осаждение тугоплавких металлов на рельефные подложки методом зонной сублимационной перекристаллизации / В. Н. Лозовский, С. В. Лозовский, С. Н. Чеботарев, В. А. Ирха // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. 2007. № 4. С. 68-70.

15. Чеботарев С. Н. Особенности формирования многослойных наноструктур Ge / Si при ионно-лучевой кристаллизации / С. Н. Чеботарев, А. С. Пащенко, Л. С. Лунин, В. А. Ирха // Письма в Журнал технической физики. 2013. Т. 39. № 16. С. 30-37.

16. Лунин Л. С. Исследование фоточувствительных гетероструктур InAs / GaAs с квантовыми точками, выращенных методом ионно-лучевого осаждения / Л. С. Лунин, И. А. Сысоев, Д. Л. Алфимова, С. Н. Чеботарев, А. С. Пащенко // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2011. № 6. С. 58-62.

17. Лунин Л. С. Ионно-лучевая кристаллизация нанокластеров Ge НА Si (001) / Л. С. Лунин, С. Н. Чеботарев, А. С. Пащенко, М. Л. Лунина // Наука Юга России. 2012. Т. 8. № 2. С. 9-12.

18. Lunin L. S. A study of photosensitive InAs / GaAs heterostructures with quantum dots grown by ion-beam deposition / L. S. Lunin, I. A. Sysoev, D. L. Alfimova, S. N. Chebotarev, A. S. Pashchenko // Journal of Surface Investigation: X-Ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2011. Т. 5. № 3. С. 559-562.

19. Лозовский В. Н. Получение и использование позиционных меток в сканирующей зондовой микроскопии / B. Н. Лозовский, С. Н. Чеботарев, В. А. Ирха, Г. В. Валов // Письма в Журнал технической физики. 2010. Т. 36. № 16. С. 1-5.

20. Лунин Л. С. Формирование квантовых точек InAs на подложках GaAs методом ионно-лучевого осаждения / Л. С. Лунин, И. А. Сысоев, С. Н. Чеботарев, А. С. Пащенко // Наука Юга России. 2010. Т. 6. № 4. C. 46-49.

21. Лозовский В. Н., Ирха В. А., Чеботарев С. Н. Методика получения нанометок и их применение для позиционирования в сканирующей зондовой микроскопии // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2012. Т. 78. № 9. С. 33-36.

22. Luque A. Operation of the intermediate band solar cell under non-ideal space charge region conditions and half filling of the intermediate band / A. Luque, A. Marti, N. Lopez, E. Antolin, E. Canovas // Journal of Applied Physics. 2006. Vol. 99. P. 094503.

23. Luque A., Marti A. Increasing the efficiency of ideal solar cells by photon induced transitions at intermediate levels // Physical Review Letters. 1997. Vol. 78. P. 5014-5017.

24. Чеботарев С. Н., Пащенко А. С., Лунина М. Л. Моделирование зависимостей функциональных характеристик кремниевых солнечных элементов, полученных методом ионно-лучевого осаждения, от толщины и уровня легирования фронтального слоя // Наука Юга России. 2011. Т. 7. № 4. С. 25-30.