การปลูกควอนตัมดอตโมเลกุลและการประยุกต์ใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์

Abstract

วิทยานิพนธ์นี้เป็นการศึกษาผลกระทบของการแทรกควอนตัมดอตโมเลกุลเป็นชั้นทำงานในโครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์แบบต่างๆ ทั้งแบบ Schottky แบบหัวต่อเหมือน (Homo-junction) และแบบหัวต่อต่างชนิด (Hetero-junction) ด้วยเครื่องปลูกผลึกจากลำโมเลกุล (Molecular Beam Epitaxial, MBE) แบบสารตั้งต้นเป็นของแข็ง กระบวนการปลูกควอนตัมดอตที่ใช้เป็นแบบจัดเรียงตัวเองในโหมด Stranski-Krastanow (SK) ชั้นทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำการศึกษามีทั้งชนิด ควอนตัมดอต, ควอนตัมดอตโมเลกุล และควอนตัมดอตโมเลกุลแบบหนาแน่นสูง โครงสร้างแบบควอนตัมดอตโมเลกุลปลูกด้วยเทคนิคการปลูกกลบและปลูกซ้ำ (thin-capping-and-regrowth processes) ในขณะที่โครงสร้างควอนตัมดอตโมเลกุลแบบหนาแน่นสูงปลูกด้วยเทคนิคการปลูกกลบและปลูกซ้ำหลายๆครั้ง (repetitive thin-capping-and-regrowth processes) โดยทำการทดสอบเซลล์แสงอาทิตย์ภายใต้ความเข้มแสง 100 mW/cm2 (AM1) ผลการศึกษาพบว่า เซลล์แสงอาทิตย์ที่มีโครงสร้างควอนตัมดอตโมเลกุลแบบหนาแน่นสูงให้ผลที่สอดคล้องกับทฤษฎี Intermediate Band ซึ่งกล่าวว่า จำนวนควอนตัมดอตที่เหมาะสมต่อพื้นที่ทำให้เกิดแถบพลังงานภายในช่องว่างพลังงาน ส่งผลให้ค่ากระแสลัดวงจรเพิ่มมากขึ้น เนื่องมาจากการดูดกลืนแสงที่ย่านความยาวคลื่นยาวได้มากขึ้น