E-Locus - Ιδρυματικό Καταθετήριο Πανεπιστημίου Κρήτης

Αρχική Αναζήτηση

Αποτελέσματα - Λεπτομέρειες

Εντολή Αναζήτησης : Συγγραφέας="Χατζόπουλος" Και Συγγραφέας="Ζαχαρίας"

Τρέχουσα Εγγραφή: 6 από 23

[Προσθήκη στο καλάθι]

Κωδικός Πόρου

000420796

Τίτλος

Optoelectronic characterization and modeling of InGaN heterostructures for photovoltaic applications

Άλλος τίτλος

Οπτοηλεκτρονικός χαρακτηρισμός και μοντελοποίση ετεροδομών InGaN για φωτοβολταϊκές εφαρμογές

Συγγραφέας

Καζάζης, Στυλιανός Α.

Σύμβουλος διατριβής

Ηλιόπουλος, Ελευθέριος

Μέλος κριτικής επιτροπής

Γεωργακίλας, Αλέξανδρος
Δημητρακόπουλος, Γεώργιος
Χατζόπουλος, Ζαχαρίας
Σαββίδης, Παύλος
Δεληγεώργης, Γεώργιος
Κωνσταντινίδης, Γεώργιος

Περίληψη

Η παρούσα διδακτορική διατριβή επικεντρώνεται στη διερεύνηση κάποιων πολύ σημαντικών τεχνολογικών ζητημάτων που αφορούν το ημιαγώγιμο σύστημα κραμάτων του Ινδίου–Γαλλίου-Αζώτου (InGaN) καθώς και στην δυναμική που επιδεικνύουν για καινοτόμες φωτοβολταϊκές εφαρμογές υψηλής απόδοσης. Στο πρώτο μέρος αυτής της διατριβής, παρουσιάζεται μια εις βάθος μελέτη των οπτικών ιδιοτήτων των κραμάτων InGaN σε όλο το εύρος της σύστασης, τα οποία αναπτύχθηκαν με την μέθοδο επιταξίας με μοριακές δέσμες (MBE), καθώς κάποιες από αυτές ήταν άγνωστες μέχρι σήμερα. Συγκεκριμένα, μελετήθηκε η συναρτησιακή εξάρτηση της ενέργειας εκπομπής από την στοιχειομετρία του κράματος καθώς και η αντίστοιχη του δείκτη διάθλασης και του ενεργειακού χάσματος. Ο ακριβής προσδιορισμός αυτής της εξάρτησης είναι εξαιρετικά σημαντικός για τον αποδοτικό σχεδιασμό και την κατασκευή όχι μόνο φωτοβολταϊκών κελίων αλλά οποιασδήποτε οπτοηλεκτρονικής διάταξης με βάση τα κράματα InGaN. Στη συνέχεια, μελετήθηκε διεξοδικά ένα ακόμα σημαντικό φαινόμενο που επηρεάζει την αποδοτική λειτουργία οπτοηλεκτρονικών διατάξεων με βάση τα κράματα InGaN, το οποίο δημιουργείτε λόγω των αναπόφευκτων διακυμάνσεων στη σύσταση και ονομάζεται εντοπισμός των φορέων φορτιού. Αυτή η μελέτη πραγματοποιήθηκε πάνω σε κράματα InGaN με υψηλό ποσοστό Ινδίου, τα οποία αναπτύχθηκαν με την μέθοδο MBE και βρέθηκε ότι ο εντοπισμός των φορέων μπορεί να ελεγχθεί κατά το δοκούν προσαρμόζοντας κατάλληλα την θερμοκρασία και το περιβάλλον ανάπτυξης. Έπειτα, παρουσιάζεται μια συστηματική θεωρητική μελέτη πάνω σε καινοτόμες φωτοβολταϊκές διατάξεις, οι οποίες δεν βασίζονται σε τυπικές δομές φωτοβολταϊκών κελίων p-GaN/i-InGaN/n-GaN αλλά σε δομές n-InGaN/p-GaN που έχουν σχεδιαστεί με αρχές μηχανικής πόλωσης. Με την σωστή σχεδίαση και την επιλογή των κατάλληλων χαρακτηριστικών, σε μια τέτοια δομή η απόδοση των φωτοβολταϊκών διατάξεων μπορεί να φτάσει έως 14.5 %, αποκαλύπτοντας έτσι την πραγματική δυναμική που έχουν τα φωτοβολταϊκα κελία InGaN μονής διόδου. Επόμενο αντικείμενο μελέτης αποτέλεσε η διερεύνηση του υλικού για φωτοβολταϊκές εφαρμογές μεγάλης κλίμακας, χαμηλού κόστους. Πολυκρυσταλλικά υμένια InGaN εναποτέθηκαν για αυτόν τον σκοπό πάνω σε υποστρώματα τηγμένης σίλικας και οι δομικές, ηλεκτρικές και οπτικές τους ιδιότητες μελετήθηκαν εις βάθος σαν συνάρτηση την θερμοκρασίας ανόπτησης. Επίσης, μελετήθηκε θεωρητικά η φωτοβολταϊκή λειτουργία δυο διαφορετικών δομών InGaN/πυριτίου (Si). Βρέθηκε ότι η απόδοση ενός τυπικού φωτοβολταϊκού κελίου np-Si μπορεί να επαυξηθεί κατά περίπου 30%, αν σε μια τέτοια διάταξη προστεθεί ένα λεπτό στρώμα InGaN με τα κατάλληλα χαρακτηριστικά στην πάνω επιφάνεια της. Ακόμα, βρέθηκε ότι σε μια πολυστρωματική δομή pn-InGaN/pn-Si η απόδοση μπορεί να είναι φτάσει το 27.52%, επισημαίνοντας έτσι ότι τα κράματα InGaN έχουν την προοπτική να αποτελέσουν μια σημαντική εναλλακτική για φωτοβολταϊκά υψηλής απόδοσης, χαμηλού κόστους.

Φυσική περιγραφή

[144] σ. : πίν., σχήμ., εικ. ; 30 εκ.

Γλώσσα

Αγγλικά

Θέμα

Device modeling

Optical properties

Polarization engineering

Spectroscopic ellipsometry

Μηχανική πόλωσης

Μοντελοποίηση διατάξεων

Οπτικές ιδιότητες