WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 9 |

«Главные преимущества солнечной энергетики заключаются в том, что это прямой способ получения чистой и практически неиссякаемой энергии. Фотовольтаика – один из основных ...»

-- [ Страница 1 ] --

Конференция «Ломоносов-2011» Секция «Физика»

Подсекция «Твердотельная наноэлектроника»

Кремниевые нанокристаллы как эффективные конвертеры ультрафиолетового

излучения для фотовольтаики

Миргородский И.В.

Студент

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, физический факультет, Москва, Россия E-mail: mirgorodskij@physics.msu.ru Главные преимущества солнечной энергетики заключаются в том, что это прямой способ получения чистой и практически неиссякаемой энергии. Фотовольтаика – один из основных претендентов для замены традиционных источников энергии, запасы которых ограничены в природе. Использование наноструктурированных материалов в фотовольтаике является в настоящее время одним из самых эффективных способов понижения стоимости солнечных элементов и повышения их эффективности.

Для улучшения характеристик солнечных элементов, основанных на тонкопленочных технологиях и использующих поликристаллический, аморфный кремний и другие полупроводниковые материалы, можно использовать эффект преобразования частоты падающего излучения. При этом эффективность таких солнечных элементов, которая уже сейчас достигает 20%, может быть увеличена на 2-5%, что дает значительный экономический эффект при их использовании. Механизм преобразования частоты заключается в том, что фотоны, энергия которых ниже или существенно выше ширины запрещенной зоны поглощающего вещества солнечной батареи, поглощаются специально введенными частицами, а затем переизлучаются со сдвигом энергии в рабочую область. Для преобразования высокоэнергетичной части спектра можно эффективно использовать нанокристаллы кремния. Размер нанокрисатллов определяет свойства излучаемого ими света:

длину волны и интенсивность. Покрытие, содержащее нанокристаллы способно повысить эффективность солнечных элементов на несколько процентов.

В данной работе был исследован эффект понижения частоты падающего излучения с помощью нанесения кремниевых нанокристаллов на поверхность солнечного элемента. Для этого на неоптимизированный кремниевый солнечный элемент наносились нанокристаллы тонкими слоями и исследовались изменения основных характеристик: тока короткого замыкания и напряжения холостого хода.

Было установлено, что в результате конвертации излучения из ультрафиолетовой части спектра в видимую часть спектра мощность тока возрастала в 8 раз. Для определения диапазона конвертированного излучения проводились измерения спектров люминесценции кремниевых нанокристаллов.

Конференция «Ломоносов-2011» Секция «Физика»

Подсекция «Твердотельная наноэлектроника»

Таким образом, показано, что кремниевые нанокристаллы могут выступать эффективными конвертерами ультрафиолетового излучения. Для существенного повышения эффективности солнечных элементов необходимо тщательное исследование толщины наносимого слоя и концентрации нанокристаллов на поверхности. Это поможет сформировать покрытие, которое будет обладать, как антиотражающими свойствами, так и выступать в роли активного элемента, преобразовывающего непоглощаемое солнечное излучение.

Литература [1] Loucas Tsakalakos. Materials Science and Engineering R. 62 (2008) 175– [2] Peter Wurfel. Physics of Solar Cells. From Principles to New Concepts. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA (2005) Конференция «Ломоносов-2011» Секция «Физика»

Подсекция «Твердотельная наноэлектроника»

Энергетический спектр носителей заряда в туннельно-резонансных диодах Заворотний А.А.

Студент Липецкий государственный педагогический университет, факультет физико-математических и компьютерных наук, Липецк, Россия E–mail: aazavorotny@rambler.ru Теоретическое исследование физических основ приборов и структур наноэлектроники, как правило, основывается на методах квантовомеханического моделирования [1]. При изучении свойств твердотельных наноструктур электроники одними из основных параметров, характеризующих работу устройства полагают энергетический спектр носителей заряда и распределение электронной плотности в соответствующих приборам квантовых ямах [2, 3].

Представленная работа посвящена исследованию энергетического спектра носителей в квантовых ямах сложной формы. Нами была сформулирована квантовомеханическая задача, позволяющая описать положение электрона в области сложной ямы:

I II III IV V

Рис. 1. Схема дна зоны проводимости в гетероструктуре, образующей квантовую яму со сложным профилем [4]. Здесь mi –эффективная масса носителей заряда в каждом из материалов структуры; U1 и U2 – положения дна зон проводимости, a1, a2, b – толщины нанопленок, образующих среднюю область туннельно-резонансной структуры.

Решение уравнений Шредингера для каждой из пяти областей представимо в виде:

Граничные условия следуют из требований непрерывности волновой функции и плотности потока. Полученное выражение для определения энергии связанных состояний удобно представить в виде:

Показано, что смещение дополнительного провала относительно центра ямы приводит к уменьшению разности между основным и первым возбужденным уровнями, следовательно, к снижению контрастности вольтамперных характеристик туннельно-резонансных структур.

Наиболее заметно, смещение положения энергетических уровней по отношению к простой яме (без провала в средней области), происходит для энергии основного состояния и первого возбужденного уровня.

Ибрагимов И.М., Ковшов А.Н., Назаров Ю.Ф. Основы компьютерного моделирования Драгунов В.П., Неизвестный И.Г., Гридчин В.А. Основы наноэлектроники. М.:

Университетская книга; Логос; Физматкнига. Демиховский В.Я., Вугальтер Г.А. Физика квантовых низкоразмерных структур. М.:

Дымников В.Д.,. Константинов О.В. Уровни энергии в квантовой яме с прямоугольными стенками сложной формы // ФТП. 1995, Т. 29, вып.1.

Адсорбционная чувствительность нанокомпозита «пористый кремний - никель» к метану.

Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова, Нанокомпозиты «пористый кремний – ферромагнитный металл» обладают уникальными магнитными и магнитооптическими характеристиками [1-3] и весьма перспективны с точки зрения возможности их использования в устройствах кремниевой микроэлектроники. Вместе с тем известно, что микрогранулы никеля в диэлектрической матрице при повышенных температурах являются катализаторами разложения метана [4,5] и поэтому весьма важно выяснить, каковы сенсорные возможности нанокомпозита «пористый кремний – никель» по отношению к метану. Существенно, что газовый сенсор на базе этого нанокомпозита вместе с сопутствующей микросхемой в принципе можно было бы изготовить по современной кремниевой технологии. Использующиеся в настоящее время датчики на метан изготавливаются на основе оксидов [6] и не сопрягаются со стандартной кремниевой технологией.

Поэтому в настоящей работе поставлена задача выяснить принципиальную возможность создания на основе нанокомпозита «пористый кремний – никель» газового сенсора, способного обнаруживать в окружающей среде присутствие метана.

Для изготовления исследуемых структур использовались монокристаллы кремния ртипа КДБ-0.03 (кремний с дырочной электропроводностью, легированный бором с удельным сопротивлением 0.03 ·сm), на поверхности (111) которых методом анодирования в 24% растворе плавиковой кислоты в спирте (1:1) формировался слой пористого кремния (ПК).

Время анодной обработки при плотности тока 20 mA/cm2 составляло 20 минут. При этих условиях толщина пористого слоя достигала ~ 20 m, а средний размер пор ~ 30 nm [7]. По окончании анодной обработки образец тщательно промывался в дистиллированной воде.

Никель в количестве 1017-1018 атомов на 1 cm2 видимой поверхности внедрялся в слой ПК электрохимически из спиртового раствора NiCl2. Ранее было показано, что при такой концентрации ферромагнитного металла сформированные нанокомпозиты характеризуются оптимальными магнитооптическими свойствами [2]. Исследования методами Ожеспектроскопии и электронной микроскопии показали, что при такой методике внесения ферромагненика в слое ПК формируются микрогранулы металла, размеры которых варьируют в пределах от единиц до десятков нанометров. Распределение микрогранул по слою ПК неравномерное, в основном они сосредоточены в поверхностном слое толщиной 10 – 20 nm [2]. После электрохимического внедрения в слой ПК микрогранул никеля на его поверхности методом термического распыления в вакууме создавались проницаемые для молекул газа контакты из нихрома площадью 3·10-2 сm2.

Напуски метана на сформированые структуры осуществлялись при температурах от комнатной до 120С. Было установлено, что метан вплоть до температуры 55С практически не оказывает влияния на ВАХ экспериментальных структур. Однако при температурах более 75С ВАХ исследованных структур при адсорбции метана существенно изменялись (рис.1).

При этом общий характер ВАХ – симметрия относительно знака напряжения и сублинейность – после напуска метана сохранялись, однако величина тока как при положительном, так и при отрицательном напряжении на металлическом затворе существенно уменьшалась по сравнению с вакуумом. Видно, что с повышением температуры величина изменения проводимости структуры при адсорбции метана заметно увеличивалась. Это коррелирует с возрастанием темпа каталитического разложения метана на микрогранулах металла при повышении температуры [4].

рис.1. Влияние метана на ВАХ исследуемой структуры. Температура образца T=120C, давление метана P=9 Torr. 1-до напуска, 2-спустя 1 минуту после напуска, 3-спустя 6 минут после напуска, 4-спустя 25 минут после напуска.

Симметричный характер ВАХ структур металл – пористый кремний -кристаллический кремний в структурах с достаточно толстым слоем ПК свидетельствует о том, что ток в таких структурах ограничивается не контактными явлениями, а объемной проводимостью ПК.

Ранее симметричные сублинейные ВАХ таких систем связывались со спецификой прыжкового переноса носителей заряда (дырок в p-Si) между отдельными нанокристаллами кремния в слое ПК[8].

Молекулы метана при повышенных температурах диссоциируют на нанокластерах никеля, и образующийся атомарный водород, обладая высокой проникающей способностью, проникает вглубь нанокомпозита. Водород на поверхности нанокристалов кремния заряжается положительно [9], связывая свободные дырки и обеспечивая, вследствие этого, снижение проводимости слоя нанокомпозита.

Таким образом, в настоящей работе обнаружена существенная чувствительность нанокомпозитов «пористый кремний – никель» к адсорбции молекул метана при повышенных температурах. Показано, что такие структуры могут служить основой для создания твердотельного газового сенсора на метан.

[1]. Виноградов А.Н., Ганьшина Е.А., Гущин В.С., Демидович Г.Б., Козлов С.Н., Перов Н.С.// ЖТФ. 2001. Т. 27. В. 13. С. 84-89.

[2]. Ганьшина Е.А., Кочнева М.Ю., Подгорный Д.А., Демидович Г.Б., Козлов С.Н. // Физика твердого тела. 2005. Т. 47. В. 7. С. 1333-1337.

[3]. Rumpf K., Granitzer P., Polt P., Simic S., Krenn H. // Phys. Stat. Sol. 2008. V. 5. №12. P.

3798-3801.

[4]. Lu Y., Li J., Lin J. // Catalysis Letters. 2001. V. 76. №3. P. 167-175.

[5]. Reshetenko T.V., Avdeeva L.B., Ismagilov Z.R., Chuvilin A.L. // Carbon. 2004. V. 42. P. 143-148.

[6]. Malyshev V.V., Pislyakov A.V. // Sensors and Actuators. 2003. V. B. 96. P. 413-434.

[7]. Lehmann V., Stengl R., Luigart A. // Materials Science and Engineering. 2000. B. 69-70. P.

[8]. Chorin M., Kux A. // Appl. Phys. Lett. 1994. V. 64. №4. P. 481-483.

[9]. Давыдов С.Ю. // ЖТФ. 2005. Т. 75. №1. C. 141-142.



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 9 |
 


Похожие работы:

«Знакомьтесь: атомная станция Эффективность, безопасность, надежность 2008 г. 2 Ростовский информационно-аналитический центр Волгодонской АЭС Авторский коллектив Кандидат физико-математических наук А.С. Боровик Доктор физико-математических наук В.С. Малышевский С.Н. Янчевский Научный консультант Кандидат физико-математических наук Ю.П. Кормушкин Книга рассказывает о сегодняшнем положении дел на Волгодонской/Ростовской атомной электростанции, знакомит читателей с ее устройством. Рассмотрены...»

«В Е С Т Н И К КрасГАУ Выпуск 3 Красноярск 2013 Редакционный совет Н.В. Цугленок – д-р техн. наук, проф., чл.-корр. РАСХН, действ. член АТН РФ, лауреат премии Правительства в области науки и техники, международный эксперт по экологии и энергетике, засл. работник высш. школы, почетный работник высш. образования РФ, ректор – гл. научный редактор, председатель совета – канд. техн. наук, проф., засл. энергетик РФ, чл.-корр. ААО, СО МАН ВШ, федер. Я.А. Кунгс эксперт по науке и технике РИНКЦЭ...»

«Энергетический центр Московской школы управления СКОЛКОВО май 2013г. АВТОРЫ Григорий ВЫГОН Директор Энергетического центра Московской школы управления СКОЛКОВО energy@skolkovo.ru Мария БЕЛОВА Старший аналитик направления Мировая энергетика Энергетического центра Московской школы управления СКОЛКОВО Maria_Belova@skolkovo.ru Март 2013 Развитие мирового рынка СПГ: вызовы и возможности для России СОДЕРЖАНИЕ РЕЗЮМЕ 2 ТЕНДЕНЦИИ НА РЫНКЕ СПГ 7 8 ГЛОБАЛИЗАЦИЯ РЫНКА СПГ 10 УВЕЛИЧЕНИЕ ГИБКОСТИ...»

«УТВЕРЖДАЮ Проректор по УР А.А. Патрушев 2007г. ЭКОЛОГИЯ (Учебная и рабочая программы, методические материалы) Направление 140200 Электроэнергетика Основная образовательная программа 140211 Электроснабжение Челябинск 2007 1 Учебно-методический комплекс по дисциплине Экология составлен в соответствии с требованиями федерального компонента к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки дипломированного специалиста по циклу естественных научных дисциплин государственного образовательного...»

«СХЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ АРТЕМОВСКОГО ГОРОДСКОГО ОКРУГА ДО 2028 ГОДА (ПРОЕКТ) Проект передан на рассмотрение в АГО Проект размещен на официальном сайте Замечания и предложения Размещена на официальном сайте информация о проведении публичных слушаний по проекту схемы теплоснабжения Проведены публичные слушания Размещены на официальном сайте заключение о результатах публичных слушаний и протоколы публичных слушаний Проект схемы теплоснабжения и заключение о результатах публичных слушаний направлены в...»

«Справка Проект выполнен в соответствии с действующими законами РФ, нормами и правилами, обеспечивающими безопасную эксплуатацию зданий и сооружений при соблюдении предусмотренных проектом мероприятий, и соответствует исходным данным, техническим условиям и требованиям по проектированию и строительству. Главный инженер проекта В.Б.Лапшин ТЭЦ-26- филиал ОАО Мосэнерго. Энергоблок ст. № 8 ПГУ-420. Проект. Том 8. Книга 1. 1 2 /2007-П3 3 Аннотация Проект строительства нового энергоблока станционный...»

«В. М. Геец СПЕЦИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ НАЛИВНЫХ СУДОВ Курс лекций Рекомендовано научно-методическим советом Морского государственного университета в качестве учебного пособия для курсантов (студентов) специальности 180405 Судовые энергетические установки Владивосток 2012 УДК 621.181.629.12 Геец, В. М. Специальные системы наливных судов. Курс лекций [Текст] : учеб. пособие / В. М. Геец. – Владивосток : Мор. гос. ун-т, 2012. – 185 с. Данный курс лекций предназначен для изучения дисциплины с одноименным...»

«Ноябрь 2011 Первое издание Форум НПО по АБР Отпечатано в Кыргызской Республике Редактор: Майя Эралиева Дизайн обложки: Мукеев Жумабек, Майя Эралиева Верстка: Мукеев Жумабек Это одна из книг, которая выпускается в результате тематических конференций, проводимых Форумом НПО по АБР вместе с членами сети из Центральной Азии и Кавказа. Тематические встречи проходят в зависимости от требуемых реалий, современных проблем в обществе и на Земле в целом. Издание не предназначено для продажи и...»

«Содержание 1. Что такое аура. 2. Соответствие состояния энергетического тела человека и его физического тела. Многомерная структура ауры. 3. Как давно известно об ауре. Что показывает снимок ауры. 4. Методы изучения ауры 5. Что означает цвет вашей ауры. Индивидуальность и Цвет 6. Расшифруйте цвет вашей ауры. Способности и цвет 7. Что такое чакры. Постройте график – диаграмму распределения энергетики по чакрам. 8. Правильно определите границы ауры, средний уровень энергии. 9. Пробой и деформация...»

«III. НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА 3.1. Штаты научного отдела 3.1.1. Списочный состав сотрудников научного отдела на 31.12.2004 Год Срок Специрож- Долность, научная работы в Ученая Ф.И.О. аль-нос Образование NN де-н специализация заповед- степень ть ия нике Зам. директора по Био- Ленинградский Корякин Александр научной работе, лог-зоо университет, с 1976 к.б.н 1 1954 Сергеевич орнитолог лог 1976 Ведущий научный Био- Ленинградский Бианки Виталий сотрудник, орни- лог-зоо университет, с 1955...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.