Wyświetlenia: 0 Autor: Edytor witryny Czas publikacji: 2026-06-24 Pochodzenie: Strona
GaAs posiada wiele wyjątkowych właściwości i szeroki zakres zastosowań, które można ogólnie podzielić na cztery główne obszary: RF (częstotliwość radiowa), FOTONIKA, LED (dioda elektroluminescencyjna) i PV (fotowoltaika).
W technologii fotowoltaicznej (PV) tzw ogniwo słoneczne jest najważniejszym elementem, a większość ogniw stosowanych obecnie w wytwarzaniu energii fotowoltaicznej opiera się na technologiach półprzewodnikowych. GaAs, złożony materiał półprzewodnikowy III – V, ma pasmo wzbronione dobrze dopasowane do widma słonecznego i wykazuje dobrą tolerancję na wysokie temperatury. W porównaniu z krzemowymi ogniwami słonecznymi, ogniwa słoneczne GaAs oferują doskonałą wydajność.
Rysunek 4 przedstawia miniaturowe, cienkowarstwowe urządzenie fotodiodowe GaAs z podwójnym złączem, wyprodukowane przez Shenga i współpracowników [4], którzy badali jego zachowanie w transporcie fotonów i nośników w świetle wzbudzającym o różnych długościach fal i natężeniu. Pomiary eksperymentalne wskazują, że efekt recyklingu fotonów jest ściśle powiązany z takimi parametrami, jak długość fali wzbudzenia i moc. W świetle niebiesko-fioletowym (400–480 nm) i świetle bliskiej podczerwieni (~800 nm) fotoprąd generowany przez ogniwo z podwójnym złączem wykazuje odpowiednio charakterystykę superliniową i liniową pod względem mocy wzbudzenia. Co więcej, przy wzbudzeniu o dużej intensywności, efekt recyklingu fotonów może znacznie poprawić dopasowanie prądu między subkomórkami, umożliwiając szerokopasmową, wysokowydajną fotoreakcję (zakres długości fal 400–800 nm, przy zewnętrznej wydajności kwantowej zbliżającej się do 50%).
Nanopłyny zostały niedawno uznane za obiecujące chłodziwa w systemach PV/T. Samir i współpracownicy [5] zaproponowali nowatorską konfigurację kaskadową nanopłynu PV/T z niezależnymi kanałami, gdzie jeden kanał kontroluje właściwości optyczne, a drugi poprawia odprowadzanie ciepła z ogniwa fotowoltaicznego. W pierwszym scenariuszu nanociecz optyczna działa jak ciekły optyczny filtr pasmowo-przepustowy nad ogniwem fotowoltaicznym. W drugim scenariuszu nanociecz termiczna usuwa ciepło z tylnej strony ogniwa fotowoltaicznego. Symulacje przeprowadzono dla ogniw fotowoltaicznych na bazie GaAs i Si przy różnych stosunkach stężeń. Wyniki pokazują, że optymalny optyczny filtr nanocieczy może dostarczyć około 82% idealnej energii widma do ogniw fotowoltaicznych GaAs lub Si. Pod względem sprawności elektrycznej w systemach skoncentrowanych (C = 45 dla GaAs i C = 30 dla Si) system oddzielnych kanałów (D-1) przewyższa konstrukcję dwukanałową (D-2) o 8,6%. Zwiększenie udziału objętościowego nanocieczy termicznej z 0,001 do 1,5% poprawia ogólną wydajność układu D‑1 zawierającego GaAs (C = 160) i Si (C = 100) odpowiednio o około 5,8% i 4,6%. Wyniki te wskazują, że konfiguracja PV/T z oddzielnymi kanałami ma dalszy potencjał rozwoju w systemach energii słonecznej o wysokim stężeniu (C > 100).
Jeśli chodzi o zastosowania komercyjne, wysokie koszty produkcji GaA ograniczają jego zastosowanie w naziemnych elektrowniach fotowoltaicznych. Jednak nowe techniki wzrostu znacznie skróciły czas produkcji ogniw słonecznych, co, jak się oczekuje, przyniesie znaczne obniżenie kosztów procesu i potencjalnie umożliwi komercyjne przyjęcie ogniw GaAs na dużą skalę.
