Nanowires for energy: A review
Notice bibliographique
Résumé
Semiconductor nanowires (NWs) represent a new class of materials and a shift from conventional two-dimensional bulk thin films to three-dimensional devices. Unlike thin film technology, lattice mismatch strain in NWs can be relaxed elastically at the NW free surface without dislocations. This capability can be used to grow unique heterostructures and to grow III-V NWs directly on inexpensive substrates, such as Si, rather than lattice-matched but more expensive III-V substrates. This capability, along with other unique properties (quantum confinement and light trapping), makes NWs of great interest for next generation optoelectronic devices with improved performance, new functionalities, and reduced cost. One of the many applications of NWs includes energy conversion. This review will outline applications of NWs in photovoltaics, thermoelectrics, and betavoltaics (direct conversion of solar, thermal, and nuclear energy, respectively, into electrical energy) with an emphasis on III-V materials. By transitioning away from bulk semiconductor thin films or wafers, high efficiency photovoltaic cells comprised of III-V NWs grown on Si would improve performance and take advantage of cheaper materials, larger wafer sizes, and improved economies of scale associated with the mature Si industry. The thermoelectric effect enables a conversion of heat into electrical power via the Seebeck effect. NWs present an opportunity to increase the figure of merit (ZT) of thermoelectric devices by decreasing the thermal conductivity (κ) due to surface phonon backscattering from the NW surface boundaries. Quantum confinement in sufficiently thin NWs can also increase the Seebeck coefficient by modification of the electronic density of states. Prospects for III-V NWs in thermoelectric devices, including solar thermoelectric generators, are discussed. Finally, betavoltaics refers to the direct generation of electrical power in a semiconductor from a radioactive source. This betavoltaic process is similar to photovoltaics in which photon energy is converted to electrical energy. In betavoltaics, however, energetic electrons (beta particles) are used instead of photons to create electron-hole pairs in the semiconductor by impact ionization. NWs offer the opportunity for improved beta capture efficiency by almost completely surrounding the radioisotope with semiconductor material. Improving the efficiency is important in betavoltaic design because of the high cost of materials and manufacturing, regulatory restrictions on the amount of radioactive material used, and the enabling of new applications with higher power requirements.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,017 | 0,010 |
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 ».