GaAs는 뛰어난 특성을 많이 갖고 있으며 응용 범위가 넓습니다. 크게 RF(무선 주파수), PHOTONICS, LED(발광 다이오드), PV(광발전)의 네 가지 주요 영역으로 분류할 수 있습니다.
태양광발전(PV) 기술에서는 태양전지 는 가장 중요한 부품으로, 현재 태양광발전에 사용되는 대부분의 셀은 반도체 기술을 기반으로 하고 있다. III-V 화합물 반도체 재료인 GaAs는 태양 스펙트럼과 잘 일치하는 밴드갭을 가지며 우수한 고온 내성을 나타냅니다. GaAs 태양전지는 실리콘 태양전지에 비해 우수한 성능을 제공합니다.
그림 4는 다양한 파장과 강도의 여기광 하에서 광자 및 캐리어 이동 동작을 조사한 Sheng과 동료가 제작한 소형 박막 이중 접합 GaAs 포토다이오드 장치를 보여줍니다. 실험적 측정에 따르면 광자 재활용 효과는 여기 파장 및 전력과 같은 매개변수와 밀접하게 관련되어 있습니다. 청자색광(400~480nm)과 근적외선(~800nm)에서 이중 접합 셀에 의해 생성된 광전류는 여기 전력에 대해 각각 초선형 특성과 선형 특성을 나타냅니다. 또한 고강도 여기에서 광자 재활용 효과는 하위 셀 간의 전류 매칭을 크게 향상시켜 광대역, 고효율 광응답(파장 범위 400~800nm, 외부 양자 효율 50%에 접근)을 가능하게 합니다.
나노유체는 최근 PV/T 시스템에서 유망한 냉각제로 인식되었습니다. Samir와 동료들은 [5] 독립적인 채널을 갖춘 새로운 계단식 나노유체 PV/T 구성을 제안했는데, 여기서 한 채널은 광학 특성을 제어하고 다른 채널은 PV 셀에서 열 추출을 향상시킵니다. 첫 번째 시나리오에서 광학 나노유체는 PV 전지 위에서 액체 광학 대역 통과 필터 역할을 합니다. 두 번째 시나리오에서는 열 나노유체가 PV 셀 후면에서 열을 제거합니다. GaAs 및 Si 기반 PV 전지에 대해 다양한 농도 비율로 시뮬레이션을 수행했습니다. 결과는 최적의 광학 나노유체 필터가 이상적인 스펙트럼 에너지의 약 82%를 GaAs 또는 Si PV 셀에 전달할 수 있음을 보여줍니다. 집중형 시스템(GaAs의 경우 C = 45, Si의 경우 C = 30)에서 전기 효율 측면에서 별도 채널 시스템(D-1)이 이중 채널 설계(D-2)보다 8.6% 더 우수합니다. 열 나노유체의 부피 분율을 0.001에서 1.5%로 늘리면 GaAs(C = 160) 및 Si(C = 100)를 포함하는 D-1 시스템의 전체 효율이 각각 약 5.8% 및 4.6% 향상됩니다. 이러한 결과는 별도의 채널을 갖춘 PV/T 구성이 고농도(C > 100) 태양 에너지 시스템 개발에 대한 추가 잠재력을 가지고 있음을 나타냅니다.
상업적 응용 측면에서 GaAs의 높은 제조 비용으로 인해 지상 기반 PV 발전소에서의 사용이 제한되었습니다. 그러나 새로운 성장 기술은 태양전지의 제조 시간을 크게 단축시켜 공정 비용을 크게 절감하고 잠재적으로 GaAs 셀의 대규모 상업적 채택을 가능하게 할 것으로 예상됩니다.
