Фотоэлектрические преобразователи на квантовых точках

Автор: Пользователь скрыл имя, 23 Мая 2013 в 02:39, дипломная работа

Краткое описание

В дипломной работе предпринята попытка теоретического описания функционирование фотоэлектрических преобразователей с промежуточной подзоной на основе гетероструктур с квантовыми точками. Для этого предложена эквивалентная схема такого фотоэлектрического преобразователя, учитывающая межзонные генерационные переходы и различные виды рекомбинационных процессов (безызлучательная и излучательная рекомбинация, Оже-рекомбинация). На основе экспериментальных данных (электролюминесценция, вольт-амперная характеристика, спектральная зависимость внешнего квантового выхода) будет проведена оценка токов на каждом из элементов эквивалентной схемы солнечного элемента с промежуточной подзоной.

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………7
1 ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
И ТИПЫ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ………………...8
1.1 Фотоэлектрический метод преобразования солнечной энергии………8
1.2 Полупроводниковые материалы…………………………………………11
1.2.1 Моно полупроводники……………………………………………….11
1.2.2 Полупроводники А3В5………………………………………………..14
1.2.3 Полупроводники А2В6………………………………………………..16
1.2.4 Органические материалы…………………………………………….17
1.3 Технология получения полупроводниковых структур…………………19
1.3.1 Молекулярно-лучевая эпитаксия……………………………………19
1.3.2 МОС ГФЭ……………………………………………………………..21
1.3.3 Жидкофазная эпитаксия......................................................................23
1.3.4 Ионно-лучевая эпитаксия……………………………………………25
1.4 Классификация ФЭП……………………………………………………...27
1.4.1 Кремниевые ФЭП…………………………………………………….27
1.4.2 ФЭП А3В5……………………………………………………………..32
1.4.3 ФЭП А2В6……………………………………………………………..35
1.4.4 ФЭП на органических материалах…………………………………..37
1.4.5 ФЭП с квантовыми точками…………………………………………39
1.5 Постановка цели и задач дипломной работы…………………………...41
2 ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ………………………………42
2.1 Спектр солнечного излучения…………………………………………..42
2.2 Краткая теория полупроводников………………………………………..43
2.3 Процессы поглощения и рекомбинации………………………………...48
2.4 Фотовольтаический эффект в p-n-переходе……………………………..54
2.5 Модель классического солнечного элемента…………………………...57
2.6 Основные характеристики солнечных элементов (ток короткого замыкания, напряжение холостого хода, фактор заполнения, кпд)………….61
2.7 Кремниевые фотоэлектрические преобразователя……………………..63
2.7.1 Структура кремниевого фотоэлектрического преобразователя….63
2.7.2 Вольтамперные и спектральные характеристики кремниевых фотоэлектрических преобразователей…………………………………………66
2.8 Фотоэлектрические преобразователи на основе
гетероструктур A3B5…………………………………………………………….68
2.8.1Структура фотоэлектрических преобразователей на основе гетероструктур A3B5…………………………………………………………….68
2.8.2 Вольтамперные и спектральные характеристики фотоэлектрических преобразователей на основе гетероструктур A3B5……..70
3. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
С ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПОДЗОНОЙ
НА ОСНОВЕ ГЕТЕРОСТРУКТУР С КВАНТОВЫМИ ТОЧКАМИ………….73
3.1 Физическая модель функционирования
фотоэлектрических преобразователей с промежуточной подзоной…………73
3.2 Эквивалентная электрическая схема
фотоэлектрического преобразователя с промежуточной подзоной………….75
3.3 Расчет токов на элементах эквивалентной схемы
фотоэлектрического преобразователя с промежуточной подзоной………….81
4 БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ……………………………....89
4.1 Анализ производственной среды………………………………………...89
4.2 Выявление и анализ опасных и вредных производственных факторов в лаборатории………………………………………………………………………90
4.3 Производственная санитария…………………………………………….91
4.3.1 Расчет вентиляции помещений……………………………………...91
4.3.2 Расчет освещения помещений……………………………………….94
4.3.3 Организационные мероприятия по снижению уровней шума и вибрации………………………………………………………………………….96
4.3.4 Производственная эстетика……………………………………….....98
4.3.5 Санитарно-бытовые устройства……………………………………..99
4.3.6 Средства индивидуальной защиты персонала……………………...99
4.3.7 Мероприятия, компенсирующие негативное воздействие ОВПФ на работающих……………………………………………………………………....99
4.4 Техника безопасности……………………………………………….........99
4.4.1 Электробезопасность………………………………………………...99
4.4.2 Меры по обеспечению безопасности оборудования, работающего под давлением…………………………………………………………………..101
4.5 Взрывопожарная безопасность…………………………………………101
4.5.1 Мероприятия по предупреждению пожаров и взрывов………….101
4.5.2 Проектируемые средства и системы пожаротушения и локализация взрывов и пожаров……………………………………………………………...104
4.5.3 Проектируемые системы сигнализации
и оповещения о пожаре………………………………………………………..106
4.6 Безопасность в чрезвычайных ситуациях……………………………...108
4.6.1 Обеспечение безопасности проектируемого производства в условиях техногенных ЧС……………………………………………………..108
4.6.2 Обеспечение безопасности проектируемого производства в условиях ЧС природного происхождения……………………………………112
4.6.3 Обеспечение безопасности проектируемого производства в условиях ЧС военного характера……………………………………………...113
4.6.4 Экономический аспект безопасности при проведении НИР…….114
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………..115
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………..116
 

Скачать в ZIP (1.76 Мб) Сколько стоит заказать работу?
Файлы: 1 файл

Диплом.docx

— 1.91 Мб (Скачать)

4. Показано, что основным механизмом  рекомбинационных потерь является  излучательная рекомбинация. Ударная  ионизация и Оже-рембинация являются несущественными рекомбинационными процессами для ФЭП с промежуточной подзоной на основе гетероструктуры GaAs/InAs-QD/GaAs. 

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ

  1. М. Мейтин. Пусть всегда будет солнце. Электроника для ТЭК, 2000.
  2. М. Макушин. Есть ли место солнцу в будущем российской энергетики Электроника: Наука, Технология, Бизнес 4/2007.
  3. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники: Учеб. для студ. вузов по спец. электронной техники. 3-е изд. – СПб.: Изд-во «Лань», 2001. – 368 с., ил.
  4. Тарасов С. А., Пихтин А. Н. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы:  Учеб.  пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2008. – 96 с.
  5. Дулов А.А., Силкин А.А. Органические полупроводники. – М.: Изд-во «Наука», 1970. – 127 с.
  6. Федоров А.В. Физика и технология гетероструктур, оптика квантовых наноструктур: Учебное пособие. – СПб: СПбГУ ИТМО., 2009. 195 с.
  7. Шелованова,  Г. Н. Актуальные  проблемы  современной электроники и наноэлектроники [Электронный ресурс]: курс лекций / Г. Н. Шелованова. – Электрон. дан. (6 Мб). – Красноярск: ИПК СФУ, 2009.
  8. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой: Физ. распыление одноэлементных твердых тел. Пер. с англ./Под ред. Р. Бериша.— М.: Мир, 1984.— 336 с, ил.
  9. Технология тонких пленок (справочник). Под ред. Л. Майселла, Р. Глэнга. Нью-Йорк. 1970. Пер. с англ. Под ред. М. И. Елинсона, Г. Г. Смолко. Т. 1. М., «Сов. Радио», 1977. – 664 с.
  10. Гасанов, Ильхам, Солтан, Оглы. Плазменная и пучковая технология.– Издательство «Элм»,2006. – 174 с.
  11. http://www.physics.by/e107_files/mono/monograf_gremenok_pdf/gr_gl3.pdf – Обзор основных типов солнечных элементов на основе полупроводниковых материалов.
  12. http://mobipower.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=298 – Гибкие органические солнечные элементы.
  13. Cuadra L, Marti A., Lopez N. II 3rd World Conf. on Photovoltaic Energy Conversion. Osaka, Japan, 2003. PCD IPL-B2-01.
  14. http://khd2.narod.ru/gratis/solar.htm – Солнечная энергия. Параметры солнечного излучения.
  15. http://www.sistemasolnca.ru/izobrajeniya/izobrajeniya-saita/141-spektr-solnechnogo-izlucheniya.html – Спектр солнечного излучения.
  16. http://phasad.ru/18.php – Солнце и солнечная энергия.
  17. Физика полупроводников и металлов: Учебник для вузов. 2-е изд. Горбачев В. В., Спицына Л. Г. М.: Металлургия, 1982. 336 с.
  18. Орешкин П. Т. Физика полупроводников и диэлектриков. Учеб. пособие для специальности «Полупроводники и диэлектрики» вузов. М., «Высш. школа», 1977. 448 с. с ил.
  19. Crystalline silicon  solar cells. Adolf Goetzberger,  Joachim Knobloch, Bernard  VoB. 1998. 252p.
  20. Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела: Учеб. — 3-е изд., стер. — М.: Высш. шк.; 2000. — 494 с.: ил.
  21. Handbook of photovoltaic science and engineering. Antonio Luque and Steven Hegedus. p. cm. 2003. 1178 p.
  22. В.Л. Бонч-Бруевич, С.Г. Калашников. Физика полупроводников. М.: Наука, 1990. 672 с.
  23. К.В.Шалимова. Физика полупроводников. М.: Энергоатомиздат, 1985. — 392 с., ил.
  24. Андреев В.М., Грилихес В.А., Румянцев В.Д. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучении.— Л.: Наука, 1989. — 310 с.
  25. Фаренбрух А., Бьюб Р. Солнечные элементы: Теория и эксперимент/ Пер. с англ.под ред. М. М. Колтуна. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 280 с.:
  26. Лигачев В.А., Попов А.И. /  Ред. А.И. Попов Спектральная чувствительность и вольт-амперная характеристика солнечного элемента - М.: изд-во МЭИ, 1999, − 15 С.
  27. Глиберман А.Я., Зайцева А. К. Кремниевые солнечные батареи М —Л. Госэнергоиздат 1961. 72 с.
  28. В.М. Андреев, В.П. Хвостиков, В.Р. Ларионов, В.Д. Румянцев, Е.В. Палеева, М.З. Шварц Высокоэффективные концентраторные (2500 солнц) AlGaAs/GaAs-солнечные элементы – СПб. Физика и техника полупроводников, 1999, том 33, вып. 9.
  29. В.М. Андреев Гетероструктурные солнечные элементы – СПб. Физика и техника полупроводников, 1999, том 33, вып. 9.
  30. A. Luque, P.G. Linares, E. Antolin, I.Ramiro, C. D. Farmer, E.Hernandez Understanding the operation of quantum dot intermediate band solar cells – Journal of applied physics 111, 044502 (2012).
  31. Отчет о научно-технической работе по теме «Исследование фотоэлектрических процессов в многокомпонентных наногетероструктурах», Южный научный центр РАН, Ростов н/Д, 2010 29 с.
  32. A. Luque, A. Marti and L. Cuadra, IEEE Trans. Electron Devices 48. 2118 (2001).
  33. S. P. Bremner, C. B. Honsberg, andR. Corkish, inProceedings of the 28th IEEE Photovoltaics Specialists Conference, (IEEE, NewYork, 2000), pp. 1206–1208.
  34. A. Luque, A. Marti and L. Cuadra, IEEE Trans. Electron Devices 50. 2118 (2003).
  35. A. Luque, A. Marti, Phys. Rev. Lett, 78, 5014 (1997).
  36. A. Luque and A. Marti, Prog. Photovoltaic 9. 73 (2001).
  37. L. Cuadra, A. Marti and A. Luque, IEEE Trans. Electron Device (2004).
  38. A. Luque, A. Marti and L. Cuadra, in Proceedings of the 16th European Photovoltaic Solar Energy Conference, edited by H. Scheer, B. McNelis, W. Palz, H. A. Ossenbrink, and P. Helm (James and James, London 2000), pp. 59–61.
  39. A. Luque, Solar Cells and Optics for Photovoltaic concentration, Nonimagining Optics and Static Concentration, edited by A. Luque (Adam Hilguer, Bristol, 1989), p. 308, Chap. 10.
  40. M. A. Green, Prog. Photovoltaics 9,137 (2001).
  41. A. Marti, L. Cuadra, and A. Luque, in Proceedings of the 28th IEEE Photovoltaics Specialists Conference, (IEEE, NewYork, 2000), pp.940 – 943.
  42. A. Marti, L. Cuadra, and A. Luque, Next Generation Photovoltaics: High Efficiency through Full Spectrum Utilization, Series in Optics and Optoelectronics, edited byA.Marti and A. Luque (Institute of Physics Publishing, Bristol, 2003), pp. 140–162, Chap. 7.
  43. D. Bimberg, M. Grundmann, andN. N. Ledenstov, QuantumDot Heterostructures (Wiley, London, 1999).
  44. A. J. Nozik, Next Generation Photovoltaics: High Efficiency through Full Spectrum Utilization, Series in Optics and Optoelectronics, edited by A. Martґı and A. Luque (Institute of Physics Publishing, Bristol, 2003), Chap. 9.
  45. Фролов А.В., Бакаева Т.Н. Безопасность жизнедеятельности. Охрана труда. - Рос. н/Д.: Феникс, 2005.- С. 763.
  46. СНиП 23-05–95 «Естественное и искусственное освещение».
  47. СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений».
  48. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы».
  49. Фролов А.В., Версилов С.О. Пожарная безопасность. – Мин-во о бразования и науки РФ, Юж.- Рос. Гос. техн. ун-т. – Новочеркасск.: УПЦ «Наюла» ЮРГТУ, 2005. – C. 184.
  50. СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений». 7. Г. М. Кнорринг – Справочная книга для проектирования электрического освещения // Москва. Энергоиздат (1983).

 


Информация о работе Фотоэлектрические преобразователи на квантовых точках