Light-trapping and recycling for extraordinary power conversion in ultra-thin gallium-arsenide solar cells
Notice bibliographique
Résumé
We demonstrate nearly 30% power conversion efficiency in ultra-thin (~200 nm) gallium arsenide photonic crystal solar cells by numerical solution of the coupled electromagnetic Maxwell and semiconductor drift-diffusion equations. Our architecture enables wave-interference-induced solar light trapping in the wavelength range from 300-865 nm, leading to absorption of almost 90% of incoming sunlight. Our optimized design for 200 nm equivalent bulk thickness of GaAs, is a square-lattice, slanted conical-pore photonic crystal (lattice constant 550 nm, pore diameter 600 nm, and pore depth 290 nm), passivated with AlGaAs, deposited on a silver back-reflector, with ITO upper contact and encapsulated with SiO2. Our model includes both radiative and non-radiative recombination of photo-generated charge carriers. When all light from radiative recombination is assumed to escape the structure, a maximum achievable photocurrent density (MAPD) of 27.6 mA/cm(2) is obtained from normally incident AM 1.5 sunlight. For a surface non-radiative recombination velocity of 10(3) cm/s, this corresponds to a solar power conversion efficiency of 28.3%. When all light from radiative recombination is trapped and reabsorbed (complete photon recycling) the power conversion efficiency increases to 29%. If the surface recombination velocity is reduced to 10 cm/sec, photon recycling is much more effective and the power conversion efficiency reaches 30.6%.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».