面向热辐射电池应用的 III-V 族直接带隙半导体的计算研究
介观与纳米尺度物理
2023-05-31 v1
摘要
我们利用包含 GaAs、GaSb、InAs 和 InP 的 III-V 族半导体研究了热辐射（TR）电池的性能，旨在确定其效率并找出 III-V 族中最佳的 TR 电池材料。TR 电池从热辐射产生电能，其效率受带隙、温差和吸收谱等多种因素影响。为建立真实模型，我们在计算中纳入带隙下损耗与热损耗，并利用密度泛函理论确定每种材料的能隙与光学性质。我们的结果表明，吸收率对材料的影响——尤其在考虑带隙下损耗与热损耗时——会降低 TR 电池的效率。然而，对吸收率的细致处理表明，在计入损耗机制时，并非所有材料的 TR 电池效率均呈相同下降趋势。我们观察到 GaSb 展现出最高的功率密度，而 InP 呈现最低的功率密度。此外，在不考虑带隙下与热损耗时，GaAs 与 InP 表现出相对较高的效率，而 InAs 在不计损耗时效率较低，但相较于其他材料对带隙下与热损耗具有更高抗性，从而实际上成为 III-V 族半导体中最佳的 TR 电池材料。
引用
@article{arxiv.2304.14917,
title = {Computational study of III-V direct-gap semiconductors for thermoradiative cell applications},
author = {Muhammad Y. Hanna and Muhammad Aziz Majidi and Ahmad R. T. Nugraha},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.14917},
year = {2023}
}