GENERATION-RECOMBINATION PROCESSES IN DIRECT INTERMEDIATE BAND PHOTOVOLTAIC NANOHETEROSTRUCTURES
Abstract
A model for the study of generation-recombination processes in the direct intermediate band photovoltaic nanostructures was proposed. The model allows to calculate the functional characteristics and the efficiency of solar radiation conversion. The nanostructures with embedded quantum dots InAs / GaAs were experimentally grown. It is shown that the model enough correctly describes the experimental effect of increasing the shortcircuit current due an additional absorption of infrared photons.
About the Authors
Sergei Chebotarev
South-Russian state Polytechnic University (NPI) named after M. I. Platov
Russian Federation
Russian Federation
Adnan Mohamed
South-Russian state Polytechnic University (NPI) named after M. I. Platov
Russian Federation
Russian Federation
Marina Lunina
Southern scientific center, Russian Academy of Sciences (SSC RAS)
Russian Federation
Russian Federation
Igor Sysoev
North Caucasus Federal University
Russian Federation
Russian Federation
Leonid Lunin
Southern scientific center, Russian Academy of Sciences (SSC RAS)
Russian Federation
Russian Federation
Aleksander Pashchenko
Southern scientific center, Russian Academy of Sciences (SSC RAS)
Russian Federation
Russian Federation
Lidiya Goncharova
South-Russian state Polytechnic University (NPI) named after M. I. Platov
Russian Federation
Russian Federation
Georgy Erimeev
South-Russian state Polytechnic University (NPI) named after M. I. Platov
Russian Federation
Russian Federation
References
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.
Review
For citations:
Chebotarev S., Mohamed A., Lunina M., Sysoev I., Lunin L., Pashchenko A., Goncharova L., Erimeev G. GENERATION-RECOMBINATION PROCESSES IN DIRECT INTERMEDIATE BAND PHOTOVOLTAIC NANOHETEROSTRUCTURES. Newsletter of North-Caucasus Federal University. 2017;(1):13-20. (In Russ.)
Views:
66
Email this article 