Temos vadovas: dr. Jonas Gradauskas (kreiptis rekomendacijos)
Efektyvumą didinančių sluoksnių saulės elementuose kūrimas ir tyrimas
Vienos sandūros saulės elementų efektyvumas šiuo metu dar išlieka ženkliai mažesnis už teorinę Shockley-Queisserio ribą. Daugiasandūrinių saulės elementų efektyvumas gali siekti 68 % begalinio sandūrų skaičiaus atveju, lyginant su maždaug 30 % vienos sandūros saulės elemento efektyvumu. Tačiau daugiasandūrinių elementų gamyba susiduria su technologiniais iššūkiais bei vis dar neefektyvia šviesos sugertimi, nes tik fotonai, atitinkantys kiekvieno atskiro puslaidininkio draudžiamų energijų tarpą Eg, yra efektyviai panaudojami. Kita mažo efektyvumo priežastis yra karštieji krūvininkai generuojami fotonais, kurių energija yra tiek didesnė, tiek ir mažesnė už Eg. Karštieji krūvininkai sukuria fotoįtampą, kurios kryptis yra priešinga klasikinei saulės elemento fotoįtampai p-n sandūroje.
Siekiant išspręsti minėtas problemas, siūloma sukurti ir ištobulinti naujo dizaino didesnio efektyvumo saulės elementus:
1) turintį varizoninį (kintančio Eg) sluoksnį, suformuotą ant p-n sandūros paviršiaus; jo privalumai:
efektyvi tolydinė sugertis – didelės energijos fotonų (h > Eg) perteklinė energija nenaudojama žalingajam krūvininkų kaitimui;
varizoninio sluoksnio elektrinis laukas sukuria papildomą fotoįtampą padidinančią bendrą elemento įtampą;
nereikia derinti elektros jungčių technologijos tarp atskirų skirtingų puslaidininkinių.
2) turintį papildomą laidumo (valentinės) juostos trūkio sluoksnį prie p-n sandūros; jo privalumai:
išplėstas įrenginio spektrinis jautrumas į ilgesniųjų bangų sritį (h < Eg);
karštųjų krūvininkų veika vietoj žalingos tampa naudinga dėl papildomame potencialiniame barjere generuojamos fotoįtampos, kurios kryptis sutampa su klasikine saulės elemento fotoįtampa.