Advanced

Characterization of doped GaInP nanowires for photovoltaics

Barrutia, Laura LU (2011) FYSM31 20111
Department of Physics
Solid State Physics
Abstract
The interest in renewable energy sources has increased recently, which has resulted in
increasing research in solar energy as an environmentally friendly way to obtain electricity due
to a rising energy consumption and an arising environmental awareness. Direct harvesting of
solar energy to electricity is called photovoltaics, where III-V semiconductors nanowires can be
used to fabricate multijunction solar cells with promise to deliver high efficiency at low cost.
The division of Solid State Physics at Lund University has been working during the last few
years on a project for the fabrication of a tandem p-n junction solar cell. In this thesis project,
doped nanowires of GaInP have been investigated and evaluated with optical and... (More)
The interest in renewable energy sources has increased recently, which has resulted in
increasing research in solar energy as an environmentally friendly way to obtain electricity due
to a rising energy consumption and an arising environmental awareness. Direct harvesting of
solar energy to electricity is called photovoltaics, where III-V semiconductors nanowires can be
used to fabricate multijunction solar cells with promise to deliver high efficiency at low cost.
The division of Solid State Physics at Lund University has been working during the last few
years on a project for the fabrication of a tandem p-n junction solar cell. In this thesis project,
doped nanowires of GaInP have been investigated and evaluated with optical and electrical
measurements, with the aim to create high-bandgap p-n junctions. Electrical measurements
show that both p- and n-doping can be achieved. Nanowires with p-i-n doping show excellent
rectification with reasonably low ideality factors, and generate a clear photocurrent under
illumination. Under forward bias, the p-i-n devices give yellow electroluminescence in
agreement with photoluminescence experiments. (Less)
Abstract (Swedish)
Solceller och nanotrådar - ett vinnarpar?

Världens energiproduktion är idag alltför beroende av fossila bränslen, som är ändliga och ger utsläppsproblem i form av koldioxid och föroreningar. Solenergi finns i överflöd, men dagens teknik baserad på solceller i kisel har begränsad effektivitet på runt 10-20% under optimala förhållanden och avsevärt lägre under fältmässiga omständigheter. Genom att istället använda mer exotiska så kallade III-V material kan man uppnå ungefär dubbelt så hög effektivitet, men till avsevärt högre pris. I dessa material kan man skapa flera olika lager som absorberar olika delar av solens strålning. Med nanotrådar, små avlånga kristaller som är ungefär en tusendels hårstrå tjocka, så kan man kombinera effektiva... (More)
Solceller och nanotrådar - ett vinnarpar?

Världens energiproduktion är idag alltför beroende av fossila bränslen, som är ändliga och ger utsläppsproblem i form av koldioxid och föroreningar. Solenergi finns i överflöd, men dagens teknik baserad på solceller i kisel har begränsad effektivitet på runt 10-20% under optimala förhållanden och avsevärt lägre under fältmässiga omständigheter. Genom att istället använda mer exotiska så kallade III-V material kan man uppnå ungefär dubbelt så hög effektivitet, men till avsevärt högre pris. I dessa material kan man skapa flera olika lager som absorberar olika delar av solens strålning. Med nanotrådar, små avlånga kristaller som är ungefär en tusendels hårstrå tjocka, så kan man kombinera effektiva III-V material med stora och billiga kiselsubstrat. Tanken är enkel: Dessa tunna trådar kombinerar en stor area i förhållande till sin volym med övriga goda egenskaper. Det hela skulle kunna vara ett effektivt sätt att kombinera III-V-materialens höga effektivitet och kiselmaterialets låga kostnader med en fördelaktig geometri.
I detta projekt har nanotrådar av en speciell sorts III-V-material, gallium-indium-fosfid (GaInP), undersökts för att pröva dess lämplighet som en del av en nanotrådssolcell. GaInP är intressant för absorption av de relativt högenergetiska (korta våglängder) delarna av solspektret. Nanotrådar dopades under växten med zink och svavel för att påverkad deras elektriska egenskaper. Elektriska mätningar visade att både zink och svavel fungerade på rätt sätt elektriskt.
Därefter kombinerades zink och svavel för att skapa små dioder, som är grunden för solceller, baserade på enskilda nanotrådar. Elektriska mätningar visade ett typiskt diodbeteende med så kallad rektifiering. Under belysning genererade dioderna en elektrisk ström och fungerade således som solceller. Dioderna kunde även användas som lysdioder genom att driva en ström igenom dem, och lyste då gul-grönt. Slutsatsen är att GaInP är ett lovande material för nanotrådssolceller. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Barrutia, Laura LU
supervisor
organization
course
FYSM31 20111
year
type
H1 - Master's Degree (One Year)
subject
language
English
id
2027372
date added to LUP
2011-07-13 21:16:21
date last changed
2015-12-14 13:33:10
@misc{2027372,
  abstract     = {The interest in renewable energy sources has increased recently, which has resulted in
increasing research in solar energy as an environmentally friendly way to obtain electricity due
to a rising energy consumption and an arising environmental awareness. Direct harvesting of
solar energy to electricity is called photovoltaics, where III-V semiconductors nanowires can be
used to fabricate multijunction solar cells with promise to deliver high efficiency at low cost.
The division of Solid State Physics at Lund University has been working during the last few
years on a project for the fabrication of a tandem p-n junction solar cell. In this thesis project,
doped nanowires of GaInP have been investigated and evaluated with optical and electrical
measurements, with the aim to create high-bandgap p-n junctions. Electrical measurements
show that both p- and n-doping can be achieved. Nanowires with p-i-n doping show excellent
rectification with reasonably low ideality factors, and generate a clear photocurrent under
illumination. Under forward bias, the p-i-n devices give yellow electroluminescence in
agreement with photoluminescence experiments.},
  author       = {Barrutia, Laura},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Characterization of doped GaInP nanowires for photovoltaics},
  year         = {2011},
}