Heterojunction

A heterojunction két olyan félvezető kereszteződése, amelyek tiltott sávjai (rés, angol nyelven) eltérnek. A félvezető fizikában és az optikában a heterojunkciók jelentős jelentőségűek.

Bevezetés

A heterojunction két különböző félvezető, vagy egy fém és egy félvezető által alkotott csomópont.

Amikor a két félvezető azonos típusú vezetőképességgel rendelkezik, izotípus heterojunctionról beszélünk . Amikor a vezetőképesség típusa eltér, anizotípus heterojunkciónak nevezzük. Ez az utolsó típusú heterojunction érdekesebb.

1951-ben William Shockley egy hirtelen heterojunction használatát javasolta hatékony bázisemissziós injektorként egy bipoláris tranzisztorban. Ugyanebben az évben Gubanov elméleti cikket tett közzé a heterojunkciókról. Azóta a heterojunkciókat széles körben tanulmányozták, és sok alkalmazást (gyakran léteznek homojunkciókkal) fejlesztettek vagy szobahőmérsékleten működtek. Különösen megemlítik a fénykibocsátó diódákat , lézereket, fotodetektorokat, napelemeket stb.

Alapelvek

Akár félvezető , akár félvezető , akkor a két anyagrés között különbség van, amely nem nulla. Észrevettük : $NÁL NÉL$ $B$

{\ displaystyle \ Delta E_ {g} = E_ {g} (A) -E_ {g} (B)}

Ezt a réskülönbséget ezután két megszakításra osztják: a valencia sáv- folytonosságra ( ) és a vezetési sáv- folytonosságra ( ) úgy, hogy: ${\ displaystyle \ Delta E_ {vb}}$ ${\ displaystyle \ Delta E_ {c}}$

{\ displaystyle \ Delta E_ {v} + \ Delta E_ {c} = \ Delta E_ {g}}

Alkalmazások

A heterojunction (amely kompatibilis más elektronikus technológiákkal) számos technológia alapja:

nagy távolságú távközlés ;
Olvasók CD vagy DVD ;
Digitális fényképezőgép ;
félvezető alkatrészek ( lézerek , diódák , vevők) gyártása alacsony költséggel és / vagy hatékonyabban, mint a homojunkciós egyenértékük.
Fotovoltaikus : A heterojunction nagyban javíthatja és megkönnyítheti bizonyos típusú fotovoltaikus cellák gyártását . A 2019 után több mint 10 év kutatás és INES, ez a technológia lehetővé tette a CEA verni egy új teljesítmény rekord többféle szilícium heterojunction sejtek (jellemző a mag alkotja monokristályos szilícium sejttípus. N (ez a mag adalékolt a foszfor készült félvezető). Ezen túlmenően, a több gyártási szakaszban csökken: kémiai maratás állítja elő a szükséges piramisok a szilícium ostyák (úgynevezett ostya). ezután tisztítás (szintén kémiai) megelőzi a plazma lerakódása nanométeres filmek amorf szilícium , akkor a az egyik oldalon átlátszó, amorf szilícium N adalékkal, a másik oldalon pedig P adással. A szitanyomás lehetővé teszi az elektromos töltések összegyűjtésére szolgáló vezetővezetékek hálózatának letétbe helyezését. A művelet során nem szükséges meghaladni a 200 ° C-ot (összehasonlítás 400 ° C vagy 800 ° C és 850 ° C között a versengő folyamatokhoz, majd a fotovoltaikus modul gyártásakor oltaikus sejtek összekapcsolódnak. A heterojunction által termelt cella szintén szinte szimmetrikus, lehetővé teszi a kétirányú felhasználást : így megragadva a modul alsó részén visszaverődő fényt, hatékonyságnövelést eredményez (+8 és + 15% között), mint az egyoldalas modul . Ezenkívül egy heterojunction cellamodul kevesebb hatékonyságot veszít, ha hő hatásának van kitéve (jobb hőmérsékleti együttható (-0,25% / további fok, szemben a normál modul -0,35% -ával). Charles Roux szerint egyes modulokat függőlegesen irányítanak kelet-nyugati irányban tengely két gyártási csúcsot ad nekik (reggel 10 óra körül és délután 16 óra körül), amelyek megsimíthatják az "erőmű" gyártását déli fekvésű panelekkel, amelyek gyártási csúcsa a következőképpen jelenik meg: délben ... megkönnyítve a menedzsment az elektromos hálózat .
az elemzés az életciklus a heterojunction tűnik egyformán érdekes (kisebb ökológiai és energia-lábnyom, jobban újrafeldolgozható ... kivéve indium továbbra is szükség van, és amelyre még keresi a hatékony helyettesítő, bár az évek 2000-2020 fotovoltaikus ágazat sokkal kevesebb, mint a lapos képernyők és telefonálás .
a heterojunction (amely megragadja az energia a látható spektrum és az infravörös ) a priori kompatibilis a cellulák- perovszkitákkal (amelyek megfogják az ultraibolya energiáját és a látható spektrum kezdetét) és más technológiákkal (pl. a hátulján lévő érintkezők, amelyek lehetővé tették a legutóbbi rekordok teljesítményét azáltal, hogy a a hátsó felületre teljesen átvitt fémezés ". Ezen technikák közül több kombinálásával 32% elméleti hozam tűnik lehetségesnek a CEA szerint, de a perovszkit sejteket idővel még stabilizálni kell, és nagyobb modulokon kell előállítani.

Megjegyzések és hivatkozások

W. Schockley, 2 569 347 (1951) amerikai szabadalom
AI Gubanov, Zh. Tekh. Fiz., 21, 304 (1951)
Gréboire Noble (2019) Hogyan lehet a szilícium heteros összekötője felborítani a fotovoltaikát ; Batiactu 2019. március 22 .; Charles Roux, a grenoble-i CEA-Ines laboratóriumi vezetőjének áttekintéséből

Lásd is

Kettős heteroszerkezet

Külső linkek