Predicting Semiconductor Solar Cell Performance From Terahertz and Microwave Spectroscopy
HZB में डॉ डेनिस फ्रेडरिक की फेमटोसेकंड लेजर प्रयोगशाला में, अर्धचालकों के परिवहन गुणों को टेराहर्ट्ज या माइक्रोवेव स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है। इस उद्देश्य के लिए, एक लेज़र लाइट पल्स पहले सामग्री में आवेश वाहकों को उत्तेजित करता है, जो तब विद्युत चुम्बकीय तरंगों (या तो THz या माइक्रोवेव) से विकिरणित होते हैं और उनमें से कुछ को अवशोषित करते हैं। क्रेडिट: एचजेडबी
सौर कोशिकाओं के लिए कई अर्धचालक सामग्री संभावित उम्मीदवार हैं। हाल के वर्षों में, विशेष रूप से पेरोसाइट सेमीकंडक्टर्स ने ध्यान आकर्षित किया है, क्योंकि वे दोनों सस्ती और प्रक्रिया में आसान हैं और उच्च क्षमता को सक्षम करते हैं। अब 15 भाग लेने वाले अनुसंधान संस्थानों के साथ एक अध्ययन से पता चलता है कि कैसे टेराहर्ट्ज़ (TRTS) और माइक्रोवेव स्पेक्ट्रोस्कोपी (TRMC) का उपयोग नई अर्धचालक सामग्रियों में आवेश वाहकों की गतिशीलता और जीवनकाल को मज़बूती से निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। इन माप डेटा का उपयोग करके पहले से सौर सेल की संभावित दक्षता की भविष्यवाणी करना और तैयार सेल में नुकसान को वर्गीकृत करना संभव है।
सौर सेल के रूप में उपयोग किए जाने वाले अर्धचालक के सबसे महत्वपूर्ण गुणों में इलेक्ट्रॉनों की गतिशीलता और जीवनकाल और “छेद” शामिल हैं। दोनों मात्राओं को मापा जा सकता है संपर्क के बिना टेराहर्ट्ज़ या माइक्रोवेव विकिरण का उपयोग करके स्पेक्ट्रोस्कोपिक विधियों के साथ। हालांकि, साहित्य में पाया गया माप डेटा अक्सर परिमाण के क्रम से भिन्न होता है। इससे सामग्री की गुणवत्ता के विश्वसनीय आकलन के लिए उनका उपयोग करना मुश्किल हो गया है।
संदर्भ नमूने मापा
“हम इन अंतरों की तह तक जाना चाहते थे, और माप के साथ त्रुटि और समस्याओं के विशिष्ट स्रोतों का विश्लेषण करने के लिए कुल 15 अंतरराष्ट्रीय प्रयोगशालाओं के विशेषज्ञों से संपर्क किया,” डॉ। थॉमस अनॉल्ड के नेतृत्व में एचजेडबी टीम के डॉ। हेंस हेम्पेल कहते हैं। . एचजेडबी भौतिकविदों ने यूनिवर्सिटी पॉट्सडैम में डॉ मार्टिन स्टोल्टरफोट की टीम द्वारा उत्पादित संदर्भ नमूने प्रत्येक प्रयोगशाला में पेरोव्स्काइट सेमीकंडक्टर कंपाउंड (सीएस, एफए, एमए) पीबी (आई, बीआर) के साथ भेजे।3) स्थिरता के लिए अनुकूलित।
बेहतर भविष्यवाणी के लिए बेहतर डेटा
संयुक्त कार्य का एक परिणाम टेराहर्ट्ज़ या माइक्रोवेव स्पेक्ट्रोस्कोपी के साथ परिवहन गुणों का अधिक सटीक निर्धारण है। “हम कुछ तंत्रिका संबंधी बिंदुओं की पहचान कर सकते हैं जिन पर वास्तविक माप होने से पहले विचार किया जाना चाहिए, जो हमें परिणामों के बेहतर समझौते पर पहुंचने की अनुमति देता है,” हेम्पेल जोर देते हैं।
अध्ययन का एक और परिणाम: विश्वसनीय माप डेटा और अधिक उन्नत विश्लेषण के साथ, सौर सेल की विशेषताओं की गणना भी अधिक सटीक रूप से की जा सकती है। “हम मानते हैं कि यह विश्लेषण फोटोवोल्टिक अनुसंधान के लिए बहुत रुचि रखता है, क्योंकि यह सौर सेल में सामग्री की अधिकतम संभव दक्षता की भविष्यवाणी करता है और परिवहन बाधाओं जैसे विभिन्न नुकसान तंत्रों के प्रभाव को प्रकट करता है,” अनॉल्ड कहते हैं। यह न केवल पेरोव्स्काइट अर्धचालकों के भौतिक वर्ग पर लागू होता है, बल्कि अन्य नई अर्धचालक सामग्रियों पर भी लागू होता है, जिन्हें इस प्रकार उनकी संभावित उपयुक्तता के लिए अधिक तेज़ी से परीक्षण किया जा सकता है।
संदर्भ: हेंस हेम्पेल, टॉम जे। सेवेनजी, मार्टिन स्टोल्टरफोट, जेन्स न्यू, मिशेल फेला, वैशाख सी। पैंगड, पेट्र कुसेल, एडविन जे। हेइलवील, जैकब ए। जासूस, मार्कस द्वारा “टेराहर्ट्ज और माइक्रोवेव स्पेक्ट्रोस्कोपी से सौर सेल प्रदर्शन की भविष्यवाणी”। श्लेनिंग, जियाशांग झाओ, डेनिस फ्रेडरिक, क्लॉस श्वार्जबर्ग, लॉरेन्स डीए सिबेल्स, पैट्रिक डोरफ्लिंगर, व्लादिमीर डायकोनोव, रयूज़ी काटोह, मिन जी होंग, जॉन जी। लैब्राम, मौरिज़ियो मोंटी, एडवर्ड बटलर-कैडल, जेम्स लॉयड-ह्यूजेस, मोहम्मद एम। ताहेरी , जेसन बी बैक्सटर, टिमोथी जे। मैग्नानेली, साइमन लुओ, जोसेफ एम। कार्डन, शेन अर्डो और थॉमस अनॉल्ड, 26 फरवरी 2022, उन्नत ऊर्जा सामग्री.
डीओआई: 10.1002/एएनएम.202102776
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