Реферат 2
Введение 4
1 Квантовые точки в солнечных элементах 5
1.1 Теоретические сведения о квантовых точках 5
1.2 История квантовых точек 6
1.3 Физика квантовых точек 7
1.4 Солнечные элементы на основе квантовых точек 11
1.5 Гибридные солнечные элементы на основе кремния 13
2 Квантование энергетического спектра носителей заряда в квантовых точках... 19
2.1 Модель прямоугольной потенциальной ямы с бесконечно высокими
стенками 19
2.2 Модель цилиндрической квантовой ямы 21
2.3 Модель сферической потенциальной ямы 24
3 Моделирование характеристик солнечных элементов с КТ в зависимости от
формы КТ 26
3.1 Определение фотоэлектрических свойств селенида кадмия сферической и
отличной от сферической геометрии 26
3.2 Энергетические спектры квантовых точек селенида кадмия 27
3.3 Моделирование влияния поверхностных свойств КТ на электрофизические
свойства нанокристаллов 31
4 Анализ влияния освещенности научно- исследовательской лаборатории на
работу инженера-исследователя 38
Заключение 49
Список использованных источников 50
Приложение А. Задание на выпускную квалификационную работу 53
Приложение Б. Заявление и протокол проверки ВКР на оригинальность в системе «Антиплагиат.ВУЗ» 54
Приложение В. Презентация ВКР 55
Квантово-ограниченные полупроводниковые наноструктуры представляют собой новый класс функциональных материалов, которые разрабатываются для новых стратегий преобразования солнечной энергии. Одна из самых больших потерь в объемном или тонкопленочном солнечном элементе происходит в течение нескольких пикосекунд после поглощения фотона, так как фотоны с энергией, превышающей запрещенную зону полупроводника, производят носители заряда с избыточной кинетической энергией, которая затем рассеивается посредством фононного излучения. Полупроводниковые наноструктуры, в которых, по крайней мере, одно измерение достаточно мало, чтобы вызвать квантовые эффекты удержания, обеспечивают новые пути управления потоком энергии и, следовательно, обладают потенциалом для повышения эффективности первичной стадии фотоконвсрсии. В солнечных элементах уникальные системы имеют потенциал для обхода одпопереходного предела Шокли-Квайссера для преобразования солнечных фотонов.
Цель проведенной работы: теоретическое исследование влияния геометрических размеров квантовых точек CdSe и, тем самым, удельной поверхности КТ, которая играет важную роль в определении величины площади поглощения фотоэлемента, па фотофизические свойства солнечных элементов.
Преобразование солнечной энергии в электрическую является одной из самых перспективных областей применения КТ, чем обусловлена важность исследования свойств квантовых точек на основе полупроводниковых соединений в зависимости от их геометрической формы, определяющей площадь поверхности и объем.
Большая площадь поверхности на единицу объема, обеспечиваемая квантовой точкой, имеет значительное преимущество как для поглощения света, так и для разделения зарядов, которые являются двумя важнейшими этапами преобразования солнечной энергии в электрическую.
Многокомпонентные наноструктуры могут принимать совершенно причудливые формы шариков, гантель, стержней и тетраподов. Эти формы зависят от поверхностной энергии, рассогласования решеток и условий реакции синтеза. Использование в качестве центров кристаллизации анизотропные структуры на основе тетраподов и стержней позволяет доращивать их другими аналогичными структурами и получать наночастицы совершенно новых типов с разнообразными разветвленными формами. Для кристаллов самых малых размеров кристаллографические грани оказываются на поверхности, и количество атомов поверхности начинает превышать число атомов объема частицы. Поэтому вклад поверхностных атомов и, в частности, граней в общую энергию НК оказывается весьма существенным. Обычно в процессе синтеза нанокристаллов происходит уменьшение площади, и, следовательно, энергии поверхности, что приводит к образованию почти сферических наночастиц.
Таким образом, в работе рассмотрена теоретическая модель влияния поверхностных свойств квантовых точек на характеристики солнечных элементов, построенные на их основе. Для этого предложены модели одиночной КТ сферической формы радиусом г, кубической и тетраподной формы со стороной а.
Показано, что реальная форма КТ при одном и том же размере будет различно влиять на электрофизические и оптические свойства, что наряду с материалом и размером может рассматриваться как эффективный фактор управления.
