Rahsia Bahan Semikonduktor Utama GaAs-A

    GaAs mempunyai banyak sifat yang cemerlang dan mempunyai pelbagai aplikasi, yang boleh dikelaskan secara meluas kepada empat bidang utama: RF (Radio Frequency), PHOTONICS, LED (Light Emitting Diod) dan PV (Photovoltaic).

    Penjanaan Kuasa Fotovoltaik

    Dalam teknologi fotovoltaik (PV), yang sel solar ialah komponen yang paling kritikal, dan kebanyakan sel yang digunakan pada masa ini dalam penjanaan kuasa PV adalah berdasarkan teknologi semikonduktor. GaAs, bahan semikonduktor kompaun III–V, mempunyai celah jalur yang sepadan dengan spektrum suria dengan baik dan mempamerkan toleransi suhu tinggi yang baik. Berbanding dengan sel suria silikon, sel suria GaAs menawarkan prestasi unggul.

   Rajah 4 menunjukkan peranti fotodiod GaAs simpang dua filem nipis kecil yang direka oleh Sheng dan rakan sekerja [4], yang menyiasat kelakuan pengangkutan foton dan pembawanya di bawah cahaya pengujaan dengan panjang gelombang dan keamatan yang berbeza. Pengukuran eksperimen menunjukkan bahawa kesan kitar semula foton berkait rapat dengan parameter seperti panjang gelombang pengujaan dan kuasa. Di bawah cahaya biru-ungu (400–480 nm) dan cahaya inframerah dekat (~ 800 nm), arus foto yang dihasilkan oleh sel simpang dua mempamerkan ciri superlinear dan linear berkenaan dengan kuasa pengujaan, masing-masing. Selain itu, di bawah pengujaan berintensiti tinggi, kesan kitar semula foton boleh meningkatkan pemadanan semasa antara subsel dengan ketara, membolehkan jalur lebar, tindak balas foto berkecekapan tinggi (julat panjang gelombang 400–800 nm, dengan kecekapan kuantum luaran menghampiri 50%).

   Bendalir nano baru-baru ini telah diiktiraf sebagai penyejuk yang menjanjikan dalam sistem PV/T. Samir dan rakan sekerja [5] mencadangkan konfigurasi PV/T cecair nano melata novel dengan saluran bebas, di mana satu saluran mengawal sifat optik dan satu lagi meningkatkan pengekstrakan haba daripada sel PV. Dalam senario pertama, cecair nano optikal bertindak sebagai penapis jalur optik cecair di atas sel PV. Dalam senario kedua, cecair nano terma mengeluarkan haba dari bahagian belakang sel PV. Simulasi dilakukan untuk sel PV berasaskan GaAs dan Si pada pelbagai nisbah kepekatan. Keputusan menunjukkan bahawa penapis cecair nano optik optimum boleh menyampaikan kira-kira 82% tenaga spektrum yang ideal kepada sama ada sel GaAs atau Si PV. Dari segi kecekapan elektrik di bawah sistem tertumpu (C = 45 untuk GaAs dan C = 30 untuk Si), sistem saluran berasingan (D-1) mengatasi reka bentuk dwi-saluran (D-2) sebanyak 8.6%. Menambahkan pecahan isipadu cecair nano terma daripada 0.001 kepada 1.5% meningkatkan kecekapan keseluruhan sistem D-1 yang menggabungkan GaAs (C = 160) dan Si (C = 100) masing-masing sebanyak kira-kira 5.8% dan 4.6%. Keputusan ini menunjukkan bahawa konfigurasi PV/T dengan saluran berasingan mempunyai potensi lanjut untuk pembangunan dalam sistem tenaga suria berkepekatan tinggi (C > 100).

   Dari segi aplikasi komersial, kos pembuatan GaA yang tinggi telah mengehadkan penggunaannya dalam loji kuasa PV berasaskan tanah. Walau bagaimanapun, teknik pertumbuhan baharu telah memendekkan masa fabrikasi sel solar dengan ketara, yang dijangka membawa pengurangan ketara dalam kos proses dan berpotensi membolehkan penggunaan komersial berskala besar sel GaAs.