Моделювання гетероперехідної сонячної батареї на основі GaAs/AlGaAs.

1. Вступ: сонячні елементи на основі арсеніду галію та сфери їх застосування.

Сонячні елементи на основі арсеніду галію (GaAs) використовуються в тих сферах, де висока ефективність перетворення енергії, невелика вага та надійність є важливішими за вартість. GaAs є напівпровідником із прямою смугою провідності, ширина забороненої зони якого становить приблизно 1,42 еВ, що дозволяє ефективно поглинати сонячне світло в межах кількох мікрометрів матеріалу. Це робить його особливо привабливим для високопродуктивних фотоелектричних пристроїв.

Сонячні елементи на основі арсеніду галію широко використовуються в супутниках і космічних апаратах, де доступна площа поверхні обмежена, а стійкість до радіації є важливою (??). Їх також використовують у концентраторних фотоелектричних системах, де сонячне світло фокусується на невеликому напівпровідниковому елементі, а також у спеціалізованих сферах застосування, таких як літаки, що працюють на великій висоті, і лазерні перетворювачі енергії. У сучасних космічних сонячних елементах часто поєднують арсенід галію з іншими напівпровідниками групи III–V у багатоперехідних структурах для досягнення вищої ефективності.

У цьому навчальному посібнику ми моделюємо гетероперехідну сонячну батарею на основі GaAs/AlGaAs. Тонкий шар AlGaAs з більшою шириною забороненої зони розміщується над переходом GaAs, щоб зменшити небажане поглинання та втрати, пов’язані з рекомбінацією на поверхні. За допомогою OghmaNano ми досліджуємо, як пристрій поглинає сонячне світло, транспортує фотогенеровані носії заряду та виробляє електричну енергію, поєднуючи обчислення на основі оптичної матриці передачі з моделюванням дрейфу та дифузії.

2. Розробка та вивчення принципу роботи сонячної батареї на основі GaAs/AlGaAs.

Ми змоделюємо гетероперехідну сонячну батарею на основі GaAs/Al0.3Ga0.7As, яка складається з тонкого шару AlGaAs з широкою забороненою зоною, розташованого над p–n-переходом GaAs. Хоча ця конструкція відносно проста, вона ілюструє кілька важливих аспектів фотоелектричних пристроїв на основі сполук III–V групи, зокрема оптичне поглинання, генерацію носіїв заряду, дрейф-дифузійний транспорт, рекомбінацію та вплив напівпровідникових гетеропереходів на збір носіїв.

Для початку запустіть OghmaNano та натисніть «Нова симуляція» на стрічці інструментів «Файл». Відкриється бібліотека пристроїв (??). Двічі клацніть на «GaAs demos», щоб відкрити доступні симуляції GaAs (??). Виберіть гетероперехідну сонячну батарею GaAs/Al0.3Ga0.7As, вкажіть папку для збереження та натисніть «Зберегти».

Після завантаження OghmaNano відображає пристрій у вкладці «Структура пристрою» (??). Зелені стрілки вказують на освітлення зверху, а кольорові області представляють чотири напівпровідникові шари. Структуру та властивості матеріалів можна змінювати за допомогою редактора шарів редактор шарів та редактора електричних параметрів.

Пристрій складається з чотирьох напівпровідникових шарів, розташованих від освітленої поверхні до заднього контакту:

Поглинач на основі арсеніду галію (GaAs) відповідає за перетворення падаючих фотонів на електронно-діркові пари. Арсенід галію має пряму ширину забороненої зони, що становить приблизно 1,42 еВ, що забезпечує високий коефіцієнт поглинання та дозволяє поглинати сонячне світло в відносно тонкому напівпровідниковому шарі. p-типний емітер і n-типний поглинач утворюють основний фотоелектричний перехід. Дифузія носіїв заряду через цей перехід створює область збіднення та вбудоване електричне поле, що сприяє розділенню фотогенеруваних електронів і дірок та їхньому транспортуванню до відповідних контактів. Вікно з Al0,3Ga0,7As створює напівпровідниковий гетероперехід на освітленій поверхні. Додавання алюмінію збільшує ширину забороненої зони порівняно з GaAs, роблячи вікно більш прозорим для фотонів, які можуть поглинатися в основному шарі GaAs. Різниця в електронній спорідненості та ширині забороненої зони також створює розриви в зонах провідності та валентності на межі поділу. Це може допомогти придушити транспорт міноритарних носіїв заряду до передньої поверхні, зменшуючи втрати від рекомбінації, хоча надмірно великі розриви в зонах можуть перешкоджати вилученню носіїв. Сильно легований p+-шар вікна та n+-шар заднього контакту також сприяють забезпеченню низькоомних електричних з’єднань. Ззаду перехід між слабо легованим поглиначем і сильно легованим контактом створює додаткове електричне поле, яке може відштовхувати міноритарні дірки від заднього контакту. Таким чином, поєднання товщини шару, легування та вирівнювання зон визначає, наскільки ефективно поглинені фотони перетворюються на електричний струм.

Структуру пристрою можна переглянути та змінити, натиснувши кнопку редактора шарів у лівій частині вкладки «Структура пристрою» в головному вікні. Кнопка зображена у вигляді трьох кольорових горизонтальних смуг, що символізують багатошаровий пристрій. Це відкриває редактор шарів (??), де можна змінити товщину, оптичні властивості та тип кожного шару. Товщина шару має особливо важливе значення в сонячних елементах, оскільки вона визначає, скільки світла поглинається і на яку відстань повинні переміщатися фотогенеровані носії заряду, перш ніж досягти контактів.

Електрична стрічка (??) забезпечує доступ до редакторів параметрів легування/іонів і градієнтів/напружень. Редактор параметрів легування (??) регулює концентрацію донорних і акцепторних домішок у всьому пристрої. Ці параметри визначають положення та ширину області збіднення, вбудоване електричне поле та електричну провідність кожного шару. Відповідно, зміна параметрів легування може суттєво впливати на збір носіїв заряду, рекомбінацію та, як наслідок, на характеристики J–V.

Редактор «Градиєнти/Напруження» (??) керує змінними, що визначають склад матеріалу: \(x\), \(y\) і \(z\). Їх можна задавати незалежно на початку та в кінці кожного шару, що дозволяє моделювати як однорідні, так і градієнтні напівпровідникові структури за складом. Для сплавів, таких як AlxGa1-xAs, вміст алюмінію впливає на ширину забороненої зони та узгодження енергетичних зон з GaAs. Зміна складу сплаву, отже, дає можливість дослідити, як різниця енергетичних зон у гетеропереходах впливає на транспорт і рекомбінацію носіїв заряду. Інтерпретація кожної змінної складу визначається обраною моделлю напівпровідникового матеріалу.

3. Запуск моделювання та аналіз отриманих результатів.

Щоб запустити симуляцію сонячної батареї на основі GaAs/AlGaAs, натисніть на синє поле. Запустити моделювання. кнопка в Файл стрічка або кнопка F9Відкрийте. Термінал таблиця для відстеження обчислень (??). На перший погляд, вивід у терміналі може здатися складним, оскільки на екрані з’являється багато рядків числових даних. Однак, коли ви зрозумієте, що означає кожна частина, інтерпретувати цей вивід буде досить просто.

Перший етап моделювання – оптичні обчислення, які відображаються кольоровим текстом у верхній частині ??. OghmaNano обчислює оптичне поглинання та фотогенерацію на різних довжинах хвиль у межах спектру сонячного випромінювання. Після завершення цих обчислень програма починає сканування залежності струм–напруга (J–V), подаючи серію напруг на сонячну батарею та обчислюючи отриману щільність струму.

Кожен рядок обчислення за формулою Дж–В відповідає одній прикладеній напрузі. Значення, позначене як top=, вказує на напругу, що подається на верхній контакт, а btm= – на напругу на нижньому контакті, яка підтримується на рівні 0 В. Обчислена щільність струму відображається в одиницях А/м² поруч із прикладеною напругою. Величиною f()= є числова похибка, отримана в результаті розв’язання електричної задачі, яка показує, наскільки точно обчислений розв’язок відповідає рівнянням, що описують напівпровідник. Менші значення похибки вказують на кращу чисельну збіжність.

У міру збільшення прикладеної напруги фотострум поступово зменшується за величиною. У ?? зміна напруги наближається до напруги розімкнутого контуру (VOC). Приблизно в діапазоні від 0,92 В до 0,94 В щільність струму змінюється від від’ємної до додатньої, що свідчить про те, що сумарний струм пройшов через нуль. Це стан розімкнутого контуру, коли прямий струм діода точно компенсує фотогенерований струм. Моделювання триває після досягнення VOC, щоб дослідити область прямого зміщення на кривій J–V, і зупиняється, коли досягається задана максимальна напруга 1,25 В.

Для кожної заданої напруги OghmaNano розв’язує рівняння Пуассона разом із рівняннями переносу та дифузії, а також рівняннями неперервності носіїв заряду. Ці рівняння описують, як електростатичний потенціал, концентрації електронів і дірок, а також струми носіїв заряду змінюються в усьому пристрої:

\[ \nabla\cdot(\varepsilon\nabla\varphi) = -q\,(p-n+N_D^+-N_A^-) \] \[ \nabla\cdot\mathbf{J}_n = q(R-G), \qquad \nabla\cdot\mathbf{J}_p = -q(R-G) \]

Тут \(G\) – це швидкість фотогенерації, розрахована на основі оптичної моделі, а \(R\) – рекомбінація носіїв заряду, яка може включати випромінювальну рекомбінацію, рекомбінацію за Шоклі–Рідом–Голлом і рекомбінацію Оже. Баланс між генерацією, рекомбінацією та вилученням носіїв заряду визначає електричні характеристики сонячної батареї. Для отримання додаткової інформації див. теорію моделювання дрейфу та дифузії.

Після завершення обчислень виберіть вкладку «Результати» (??). OghmaNano зберігає результати в папку моделювання, зокрема файл jv.csv, який містить графік залежності струму від напруги, і файл sim_info.dat, який містить основні характеристики фотоелектричного перетворювача. У папках optical_output і snapshots міститься додаткова інформація про оптичні та електричні властивості. Додаткові відомості див. у розділі «Документація до вихідних файлів» (output files documentation).

Двічі клацніть jv.csv, щоб відобразити графік вольт-амперної характеристики приладу (??). Струм залишається приблизно постійним при зворотному зміщенні та невеликому прямому зміщенні, перш ніж швидко збільшуватися, коли прикладена напруга наближається до напруги розімкнутого контуру. Двічі клацніть sim_info.dat, щоб переглянути отримані дані про характеристики приладу (??).

Нижче наведено основні результати моделювання сонячної батареї на основі GaAs/AlGaAs.

Щільність струму короткого замикання, JSC, вимірює фотострум, коли прикладена напруга дорівнює нулю. Її від’ємний знак відображає умовність, згідно з якою фотоелектричний струм тече в напрямку, протилежному до прямого струму діода. Величина, що становить приблизно 26,9 мА/см², вказує на те, що значна частина падаючого сонячного світла перетворюється на зібрані носії заряду.

Напруга розімкненого кола, VOC, – це напруга, при якій сумарний струм дорівнює нулю. За таких умов фотогенерація врівноважується рекомбінацією, і пристрій більше не може забезпечувати передачу струму до зовнішнього кола. Обчислена величина VOC, що становить 0,922 В, є меншою за вбудовану напругу, яка дорівнює 1,387 В, що відображає вплив рекомбінації та обмежену кількість носіїв заряду, яка підтримується під час освітлення. Додаткову інформацію див. у обчислення вбудованого потенціалу.

Коефіцієнт заповнення показує, наскільки близько крива залежності струму від напруги наближається до ідеальної прямокутної форми, тоді як коефіцієнт ефективності перетворення енергії визначає частку падаючої оптичної енергії, яка перетворюється на електричну енергію:

\[ \mathrm{FF}=\frac{|J_{mp}|V_{mp}}{|J_{SC}|V_{OC}}, \qquad \mathrm{PCE}=\frac{|J_{mp}|V_{mp}}{P_{in}} \]

За умови питомої потужності освітлення 1000 Вт/м² при освітленні AM1.5G, розрахована максимальна питома потужність 200,48 Вт/м² відповідає ефективності перетворення енергії 20,05%. Коефіцієнт заповнення, що становить приблизно 80,8%, свідчить про те, що змодельований пристрій підтримує значний фотострум у більшій частині діапазону робочої напруги. Максимальна точка потужності досягається приблизно при 0,80 В. Її точне положення залежить від обраної роздільної здатності напруги в редакторі J–V.

Моделювання показує, що ефективність приблизно 20 % демонструє високі фотоелектричні характеристики, яких можна досягти за допомогою сонячних елементів на основі арсеніду галію (GaAs). Пряма ширина забороненої зони GaAs забезпечує сильне поглинання світла, а шар AlGaAs допомагає зменшити оптичні втрати та втрати, пов’язані з рекомбінацією, на передній поверхні. Подальше покращення можна досягти шляхом оптимізації товщини шарів, концентрації домішок і оптичної конструкції. Наприклад, додавання антиблікового покриття може збільшити частку падаючого сонячного світла, яке поглинається пристроєм; див. посібник з нанесення антиблікового покриття.

5. Перевірте результати оптичного моделювання.

Натисніть вкладку «Оптика» у верхній частині головного вікна, щоб відкрити панель інструментів для оптичних налаштувань (??). Зверніть увагу, що значення «Інтенсивність світла (в сонячних одиницях)» встановлено на 1,0. Натисніть «Матриця передачі», щоб відкрити редактор оптичного моделювання.

Панель інструментів редактора дозволяє вибрати спосіб обчислення профілю оптичного генерування: метод передаточної матриці, метод скінченних різниць TMM або простіші профілі (експоненціальний профіль, плоский профіль, з файлу, на основі спектрів QE, постійне значення). У цьому прикладі виділено модель «метод скінченних різниць TMM». Методи передаточних матриць розглядають пристрій як набір тонких шарів і обчислюють оптичні поля, що поширюються вперед і назад, у кожному шарі, враховуючи відбиття та інтерференцію на кожному інтерфейсі та поглинання в кожному шарі. Натисніть «Запустити оптичне моделювання», щоб перерахувати оптичні поля без повторного запуску електричної моделі. Для довідки див. Що таке метод передаточних матриць і метод передаточних матриць в OghmaNano. На вкладці «Розподіл фотонів» (??) відображається щільність фотонів як функція довжини хвилі та глибини, а на вкладці «Поглинутий розподіл фотонів» (??) показано, де поглинаються ці фотони. На вкладках «Швидкість генерування», «Відбите світло» та «Пропущене світло» відображається інтегрований профіль генерування, а також спектри відбиття та пропускання.

На цих картах чітко видно кілька особливостей:

• Короткі хвилі поглинаються поблизу поверхні. GaAs дуже сильно поглинає синє світло, тому ці фотони поглинаються в межах перших кількох сотень нанометрів, в області випромінювання та поблизу переходу.
• Хвилі більшої довжини проникають глибше і поглинаються в усьому об’ємі поглинального шару n-GaAs. Саме тому товщина цього шару має бути вимірюватися в мікрометрах.
• При довжині хвилі понад приблизно 870 нм фотони проходять крізь весь пристрій, не поглинаючись. Ці фотони мають енергію, нижчу за ширину забороненої зони GaAs, і не можуть створювати носії заряду.
• Темні горизонтальні лінії на певних довжинах хвиль (наприклад, близько 760 нм) відповідають мінімумам у спектрі AM1.5G, спричиненим поглинанням в атмосфері, а не характеристикам самого пристрою.

Кожен фотон, що поглинається в GaAs, утворює електронно-діркову пару; щільність поглинених фотонів стає швидкістю генерації \(G\) у рівняннях дрейфу-дифузії. Вікно з AlGaAs має ширшу заборонену зону, ніж GaAs, тому фотони з енергією між цими двома забороненими зонами проходять крізь нього і поглинаються в GaAs, що знаходиться нижче, де утворені носії заряду можуть бути зібрані. Фотони, поглинуті безпосередньо у вікні або в GaAs, що розташований дуже близько до непокритій поверхні, набагато частіше втрачаються внаслідок рекомбінації.

6. Параметри електричних матеріалів

Поверніться до головного вікна, виберіть вкладку «Структура пристрою» та натисніть «Електричні параметри» в лівій панелі інструментів. Відкриється вікно редактора електричних параметрів редактор електричних параметрів (??), яке містить вкладку для кожного напівпровідникового шару. На скриншоті показано вибране вікно Al0.3Ga0.7As, а в редакторі коду відображається загальна модель матеріалу AlxGa1-xAs Lua. Вміст алюмінію \(x\) регулюється за допомогою редактора градієнтів/деформацій (??). Панель інструментів також керує електричними фізичними процесами: увімкнено дрейф-дифузію та рівноважні модель Шоклі–Ріда–Холла (SRH) пастки, а динамічні пастки, аугер-рекомбінація та транспорт збуджених станів вимкнено. Останні моделі особливо корисні для певних дезорганізованих напівпровідникових пристроїв, але в цьому випадку вони не потрібні.

OghmaNano дозволяє безпосередньо задавати властивості матеріалів або обчислювати їх за допомогою бази даних матеріалів. Для добре вивчених неорганічних напівпровідників, таких як GaAs, AlGaAs та InGaAs, база даних містить моделі для таких властивостей, як ширина забороненої зони, спорідненість електронів, рухливість носіїв заряду та рекомбінація, зокрема їх залежність від складу та температури. Ці моделі реалізовано у вигляді скриптів Lua, а перелік доступних матеріалів наведено в бібліотеці моделей матеріалів Lua. Коли натиснуто кнопку «Скрипт», симулятор використовує вибрану модель матеріалу Lua. Якщо її не натиснуто, симулятор натомість використовує значення, введені безпосередньо в розділ «Параметри». Цей простіший підхід особливо корисний для невпорядкованих або менш вивчених напівпровідників, де параметри матеріалів часто змінюються незалежно один від одного.

Обидва підходи також можна об’єднати, як показано на вкладці «Параметри» (??). Тут безпосередньо вводяться такі параметри, як рухливість носіїв заряду, ефективна щільність станів, ширина забороненої зони та спорідненість електронів, тоді як інші, зокрема параметри пастки SRH, надаються моделлю Lua, і для їх значення вказано «Див. скрипт». Щоб керувати цією поведінкою, натисніть стрілку біля «Скрипт» і виберіть «Замінити параметри матеріалів» (??). Параметри, для яких встановлено позначку, використовують значення з текстових полів, тоді як параметри, для яких позначка не встановлено, використовують базу даних матеріалів. Це корисно для дослідження зміщення смуг гетеропереходу або зміни окремих параметрів без зміни основної моделі матеріалу. У цьому ж меню також міститься пункт «Імпорт скрипта матеріалу», який дозволяє вибрати іншу модель Lua з бази даних.

У цьому прикладі параметри рухливості електронів і дірок у напрямку осі Y, ширина забороненої зони, спорідненість електронів, ефективна щільність станів і відносна діелектрична проникність замінюються новими значеннями, тоді як параметри рекомбінації, як і раніше, беруться з Lua-моделі. Це корисно під час дослідження вирівнювання енергетичних зон у гетеропереходах, оскільки зміна ширини забороненої зони або спорідненості електронів дозволяє змінювати зміщення зон провідності та валентності без зміни спільної бази даних матеріалів. Заміни також можна використовувати для проведення серії розрахунків із різними параметрами та порівняння результатів з експериментальними даними.

У меню «Сценарій» також є опція «Імпорт сценарію матеріалу», яка дозволяє вибрати іншу модель матеріалу з бази даних. Додаткову інформацію можна знайти в розділах визначення електричних параметрів за допомогою Lua, бібліотека моделей матеріалів та документація до бази даних матеріалів. Матеріали, визначені користувачем, зберігаються у ogmma_local.

7. Енергетичні зони та квазірівні Фермі

Одним із найкорисніших інструментів для розуміння роботи напівпровідникового пристрою є переглядач знімків. Він дає змогу відображати такі параметри, як енергетичні зони, концентрація носіїв заряду та електричні поля, на різних етапах моделювання. Наприклад, під час сканування за кривою J–V, переглядач показує, як ці параметри змінюються залежно від прикладеної напруги, а під час перехідного моделювання – як вони змінюються з часом. Щоб відкрити переглядач, перейдіть на вкладку «Результати» та двічі клацніть на папці snapshots. За допомогою повзунка внизу вікна можна переміщатися між етапами моделювання. Додаткову інформацію можна знайти в документації до переглядача знімків snapshot viewer documentation.

Цікавим початковим пунктом є порівняння роботи пристрою в темряві та при освітленні. Щоб змоделювати роботу пристрою в темряві, виберіть опцію «Оптична стрічка» та встановіть значення «Інтенсивність світла (в сонячних одиницях)» на нуль (??), а потім повторно запустіть моделювання. Отриману діаграму енергетичних зон при напрузі приблизно 0 В показано на ??. Зверніть увагу, що рівні Фермі для електронів і дірок збігаються і є абсолютно рівними по всій площі пристрою. Це характерно для теплової рівноваги: хоча напівпровідникові зони значно викривлюються, через пристрій не протікає жоден чистий струм.

Тепер відрегулюйте освітлення до 1 сонячної одиниці та повторіть моделювання. Відповідна діаграма зон при напрузі приблизно 0 В показана на ??. Зони провідності та валентності залишаються подібними до тих, що спостерігаються в темряві, але квазірівні Фермі для електронів і дірок більше не збігаються. Натомість вони розділяються, оскільки фотогенерувані електрони та дірки створюють нерівноважну концентрацію носіїв заряду всередині пристрою.

Уважно вивчаючи діаграми зонної структури, можна помітити, що найвиразнішою особливістю є значне викривлення зон у діапазоні приблизно від 0,25 мкм до 0,55 мкм. Це відповідає області збіднення p–n-переходу GaAs. Оскільки n-типний поглинач має меншу концентрацію домішок, ніж p-типний емітер, область збіднення переважно поширюється вглиб поглинача. Утворене внаслідок цього внутрішнє електричне поле сприяє розділенню фотогенерованих електронно-діркових пар, направляючи електрони до n-типного контакту, а дірки – до p-типного контакту.

Ще однією цікавою особливістю є те, що вона проявляється на освітленій поверхні, де AlGaAs-вікно з’єднується з GaAs-випромінювачем. Неперервність у зоні провідності виникає через різні електронні спорідненості та ширину забороненої зони цих двох матеріалів. Цей гетероперехід створює енергетичний бар’єр, який допомагає запобігти досягненню меншості електронів у p-типовому випромінювачі передньої поверхні, де вони могли б рекомбінувати. Невеликі зміни також помітні в задній частині пристрою, що відповідає переходу в сильно леговану n+-контактну шару.

Різниця між квазірівнями Фермі для електронів і дірок є показником того, наскільки далеко напівпровідник від знаходиться від стану рівноваги. Для незбудженої статистики носіїв заряду локальні концентрації електронів і дірок пов’язані з цією різницею наступним чином:

\[ np = n_i^2 \exp\left(\frac{E_{F,n}-E_{F,p}}{k_B T}\right) \]

Під дією світла фотогенерація збільшує концентрацію носіїв заряду та створює розрив між \(E_{F,n}\) і \(E_{F,p}\). Цей розрив може існувати всередині пристрою навіть за умов короткого замикання, коли зовнішня прикладена напруга дорівнює нулю. У стані розімкнутого ланцюга кінцева напруга визначається різницею рівнів квазі-Фермі, яка встановлюється на контактах, причому \(qV_{OC}\) відповідає цій різниці для ідеальних селективних контактів. Рекомбінація обмежує величину цього розриву і, отже, відіграє ключову роль у визначенні напруги розімкнутого ланцюга. Переміщуючи повзунок діапазону напруг, ви можете спостерігати, як змінюються енергетичні зони та рівні квазі-Фермі в міру наближення сонячної батареї до значення VOC.

9. Подальші розслідування.

10. Підсумок і основні висновки

У цьому навчальному посібнику ми змоделювали гетероперехідну сонячну батарею на основі GaAs/Al0.3Ga0.7As, яка складається з широкої смуги пропускання AlGaAs, p-типу GaAs-емітера, n-типу GaAs-абсорбера та сильно легованого заднього контакту. За умов освітлення, що відповідає інтенсивності сонячного випромінювання, моделювання показує короткозамкнений струм у 26,91 мА/см², напругу розімкнутого кола 0,922 В, коефіцієнт заповнення 80,8% і ефективність перетворення енергії 20,05%. Ці результати демонструють, як оптичні та електричні властивості напівпровідникової гетероструктури поєднуються, визначаючи її фотоелектричні характеристики.

Аналізуючи профілі оптичного генерування та діаграми енергетичних зон, ми з’ясували, як сонячне світло поглинається шарами GaAs, як вбудоване електричне поле розділяє фотогенеровані носії заряду та як гетероперехід AlGaAs/GaAs створює різницю енергетичних рівнів, що впливає на транспорт і рекомбінацію носіїв. Порівняння роботи пристрою в темряві та під дією світла також підтвердило важливість розщеплення квазірівня Фермі та його зв’язок із напругою розімкнутого кола.

Насамкінець, ми розглянули, як OghmaNano поєднує обчислення оптичної матриці передачі з моделюванням дрейфу та дифузії, і як її база даних матеріалів Lua та система зміни параметрів дозволяють контролювати властивості напівпровідників. Разом ці інструменти забезпечують основу для дослідження того, як товщина шару, легування, склад сплаву та властивості матеріалів впливають на характеристики пристрою. Цей самий підхід можна застосувати до інших фотоелектричних пристроїв на основі елементів III–V групи та напівпровідникових гетероструктур.