나노물질
그래핀
그래핀은 하나의 원자 두께에 불과한 벌집 모양의 격자에 배열된 탄소 원자 시트로 여러 가지 고유한 전자 및 기계적 특성을 가지고 있습니다. 이것은 전자가 극도로 빠른 속도로 그래핀을 통과하여 저항이 거의 없는 "Dirac" 입자처럼 행동한다는 사실 때문입니다. 그래핀은 또한 디랙 전자로 인해 빛에 투명하며 모든 색상의 빛을 흡수할 수 있습니다.
태양전지
연구원들은 지금까지 그래핀으로 태양전지를 만들었지만 전력 변환 효율은 약 1.9%로 상당히 낮습니다. 그러나 Gainesville에 있는 University of Florida의 연구원들은 소자의 그래핀 층에 유기 도펀트를 추가하여 가장 효율적인 그래핀 기반 태양 전지를 제작하는 데 성공했습니다. 새로운 태양 전지의 전력 변환 효율은 도핑되지 않은 그래핀을 사용하는 전지의 경우 2% 미만인 것에 비해 거의 9%에 이릅니다.
구조
이 셀은 그래핀/실리콘 쇼트키 접합을 만들기 위해 실리콘 웨이퍼 위에 배치된 유기 화합물(트리플루오로메탄설포닐) 아미드 또는 TFSA로 도핑된 그래핀 시트로 만들어집니다. 그래핀을 실리콘으로 옮기면 그래핀 표면에서 최소한의 교란이 발생하므로 인터페이스가 깨끗한 상태로 유지됩니다. 이 영역의 모든 장애가 분리된 전하의 트랩 역할을 하여 수명이 단축되어 효율적으로 수집될 수 없기 때문에 깨끗한 인터페이스가 중요합니다.
작업 중
이러한 광전지 장치는 햇빛에 노출되면 전자-정공 쌍을 생성하여 작동합니다. 그런 다음 전자와 정공은 쇼트키 계면에 의해 분리되고 반대 전하를 띤 그래핀과 실리콘에 접촉된 전극에 의해 수집됩니다. 흐르는 전자와 정공에 의해 생성된 전류는 장치가 전력을 생성할 수 있도록 합니다. TFSA로 그래핀을 도핑하면 그래핀/실리콘 접합에서 전하를 재조정하는 효과가 있는 그래핀의 페르미 준위가 변경됩니다. 이것은 계면을 가로지르는 전기장의 세기를 증가시키고 전자와 정공이 보다 효율적으로 수집되도록 하여 궁극적으로 생성되는 전력의 양을 증가시킵니다.
나노물질
초록 그리드 금속 접촉 영역을 제외하고 1 sun, AM 1.5G 조건에서 전력 변환에서 1.27%의 유효 영역 광전지 효율이 에피택셜 성장한 p-GaN/i-InGaN/n-GaN 다이오드 어레이에 대해 얻어졌습니다. (111)-Si. 단락 전류 밀도는 14.96 mA/cm2입니다. 개방 회로 전압은 0.28 V입니다. 변형 및 결함이 없는 III-질화물 나노로드 어레이 구조 내에서 다중 반사를 통해 획득된 향상된 광 트래핑과 넓은 밴드갭 III-질화물 구성요소에 의해 증폭된 단파장 응답은 장치 성능의 향상을 관찰했습니다. 소개
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