Фотоэлектрические преобразователи на квантовых точках

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.

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