PofoliaPofolia ile paylaşıldı

Journal of Applied Physics· 2020Q2

Nanotel Betavoltaik Jeneratörlerin Tasarımı ve Optimizasyonu

Design and optimization of nanowire betavoltaic generators

Devan Wagner, D. R. Novog, Ray LaPierre

Kısa özet

Yeni bir model, nanotel betavoltaik jeneratörlerin, optimize edilmiş silikon cihazların trityum kaynağı kullanarak 6 μW cm−2'ye ulaşmasıyla, düzlemsel tasarımlara göre 9 kata kadar daha fazla güç çıkışı sağlayabileceğini göstermektedir.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Ana noktalar

  • Bir simülasyon modeli, silikon, galyum arsenit ve galyum fosfit için nanotel betavoltaik jeneratör geometrisini optimize eder.
  • Nanotel cihazlar, düzlemsel tasarımlara kıyasla yaklaşık 7 kat (Ni-63), 3 kat (Ni sitrat), 5 kat (Trityum) ve 9 kat (tritiyated bütil) güç yakalama iyileştirme faktörleri gösterir.
  • Optimize edilmiş silikon cihazlar, trityum kaynağı ile yaklaşık 6 μW cm−2 güç çıkışı ve %4-10 genel verimlilik elde etti.
  • Nanotel cihazlar, düzlemsel betavoltaiklerde görülen kendi kendine kalkanlanma sorununu yaşamaz.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Özet (abstract)

A model used to simulate and optimize the performance of nanowire-based betavoltaic generators is developed. The optimum nanowire array geometry is established for devices made of silicon, gallium arsenide, and gallium phosphide for both nickel-63 and tritium sources by computing the energy capture efficiency for each case. The captured power for nanowire devices is shown to be drastically greater compared to planar betavoltaic generators with maximum improvement factors of approximately 7, 3, 5, and 9 for devices utilizing radioisotope sources of nickel-63, nickel citrate, tritium, and tritiated butyl, respectively. In addition, nanowire devices do not suffer from self-shielding effects, a large limitation in conventional, planar betavoltaics. By coupling the spatial distribution of electron–hole pair generation rate calculated from Monte Carlo simulations and a semiconductor charge-transport model, the diode design is optimized for the maximum power output. The top performing devices, utilizing a tritium source, exhibited an output power of approximately 4, 6, and 2 μW cm−2 for silicon, gallium arsenide, and gallium phosphide, respectively. Overall device efficiencies were found to range from 4% to 10%, surpassing several betavoltaic devices reported in the literature. It was also found that, contrary to the traditional betavoltaic design, semiconductors with higher bandgaps do not necessarily result in the best device performance due to additional material parameters, such as surface recombination velocity. Potential improvements for nanowire-based betavoltaic generators are suggested for additional investigation.

Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. Journal of Applied Physics, 2020 · DOI ↗

ÇıkarımlarPremium
Makaleye SorÜcretsiz hesapla

Ücretsiz hesapla devam et

Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.

Web'de ücretsiz devam et

Google ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.

Telefonda:

Alan: Nükleer Enerji ve Mühendisliği

Nuclear Energy and EngineeringEnergy