nature.comን ስለጎበኙ እናመሰግናለን። ለCSS የተወሰነ ድጋፍ ያለው የአሳሽ ስሪት እየተጠቀሙ ነው። ምርጡን ተሞክሮ ለማግኘት፣ የበለጠ ዘመናዊ አሳሽ እንዲጠቀሙ እንመክራለን (ወይም በኢንተርኔት ኤክስፕሎረር ውስጥ የተኳሃኝነት ሁነታን ያጥፉ)። ይህ በእንዲህ እንዳለ፣ ቀጣይነት ያለው ድጋፍ ለማረጋገጥ፣ ጣቢያውን ያለ ቅጦች እና ጃቫስክሪፕት እያሳየን ነው።
በYBa2Cu3O6.96 (YBCO) ሴራሚክ ውስጥ በሰማያዊ ሌዘር ብርሃን ምክንያት በ50 እና 300 K መካከል አስደናቂ የፎቶቮልታይክ ተጽእኖ ሪፖርት እናደርጋለን፣ ይህም በቀጥታ ከYBCO ሱፐርኮንዳክቲቭነት እና ከYBCO-ሜታልሊክ ኤሌክትሮድ በይነገጽ ጋር የተያያዘ ነው። YBCO ከሱፐርኮንዳክቲቭ ወደ ተከላካይ ሁኔታ ሲሸጋገር ለክፍት ዑደት ቮልቴጅ Voc እና ለአጭር ዑደት ጅረት ISC የፖላራይቲ ተገላቢጦሽ አለ። በሱፐርኮንዳክተር-መደበኛ የብረት በይነገጽ ላይ የኤሌክትሪክ አቅም እንዳለ እናሳያለን፣ ይህም ለፎቶ-የሚመነጩ የኤሌክትሮን-ሆል ጥንዶች የመለያያ ኃይል ይሰጣል። ይህ የበይነገጽ አቅም YBCO ሱፐርኮንዳክቲቭ ሲሆን ከYBCO ወደ ብረት ኤሌክትሮድ ይመራል እና YBCO ሱፐርኮንዳክቲቭ ያልሆነ ሲሆን ወደ ተቃራኒው አቅጣጫ ይቀየራል። የችሎታው አመጣጥ YBCO ሱፐርኮንዳክተር በይነገጽ ላይ ካለው የቅርበት ውጤት ጋር በቀላሉ ሊዛመድ ይችላል እና እሴቱ በ50 K ~10–8 mV እንደሆነ ይገመታል። የp-አይነት ቁሳቁስ YBCO በመደበኛ ሁኔታ ከn-አይነት ቁሳቁስ ጋር መዋሃድ Ag-paste በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ የYBCO ሴራሚክስ የፎቶቮልታይክ ባህሪን የሚያስከትል የኳሲ-ፒኤን መጋጠሚያ ይፈጥራል። ግኝቶቻችን የፎቶን-ኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎችን አዲስ አተገባበር መንገድ ሊከፍቱ እና በሱፐርኮንዳክተር-ሜታል በይነገጽ ላይ ያለውን የቅርበት ውጤት የበለጠ ብርሃን ሊሰጡ ይችላሉ።
በከፍተኛ ሙቀት ሱፐርኮንዳክተሮች ውስጥ የፎቶ-ኢንሴሽን ቮልቴጅ በ1990ዎቹ መጀመሪያ ላይ ሪፖርት ተደርጓል እና ከዚያን ጊዜ ጀምሮ በሰፊው ተመርምሯል፣ ሆኖም ግን ባህሪው እና አሠራሩ አልተረጋጋም1,2,3,4,5። በተለይም YBa2Cu3O7-δ (YBCO) ቀጭን ፊልሞች6,7,8 በተስተካከለው የኃይል ክፍተት9,10,11,12,13 ምክንያት በፎቶቮልታይክ (PV) ሴል መልክ በጥልቀት የተጠናሉ። ሆኖም ግን፣ የንዑስ ክፍል ከፍተኛ የመቋቋም ችሎታ ሁልጊዜ የመሣሪያውን ዝቅተኛ የልወጣ ውጤታማነት ያስከትላል እና የYBCO8 ዋና ዋና የPV ባህሪያትን ይሸፍናል። እዚህ ላይ በYBa2Cu3O6.96 (YBCO) ሴራሚክ ውስጥ በሰማያዊ-ሌዘር (λ = 450 nm) ብርሃን ምክንያት የሚፈጠረውን አስደናቂ የፎቶቮልታይክ ተጽእኖ ሪፖርት እናደርጋለን ከ50 እስከ 300 K (Tc ~ 90 K) መካከል። የPV ተጽእኖ በቀጥታ ከYBCO ሱፐርኮንዳክቲቭነት እና ከYBCO-ሜታልሊክ ኤሌክትሮድ በይነገጽ ተፈጥሮ ጋር የተያያዘ መሆኑን እናሳያለን። YBCO ከሱፐርኮንዳክቲንግ ምዕራፍ ወደ ተከላካይ ሁኔታ ሲሸጋገር ለክፍት ዑደት ቮልቴጅ Voc እና ለአጭር ዑደት ጅረት ISC የፖላራይቲ ተገላቢጦሽ አለ። በሱፐርኮንዳክተር-መደበኛ የብረት በይነገጽ ላይ የኤሌክትሪክ አቅም እንዳለ ይጠቁማል፣ ይህም ለፎቶ-የሚመነጩ የኤሌክትሮን-ሆል ጥንዶች የመለያየት ኃይል ይሰጣል። ይህ የበይነገጽ አቅም YBCO ሱፐርኮንዳክቲንግ ሲሆን YBCO ሱፐርኮንዳክቲንግ ሲሆን ወደ ተቃራኒው አቅጣጫ ይቀየራል። YBCO ሱፐርኮንዳክቲንግ ሲሆን እሴቱ በ50 K ~10−8 mV እንደሆነ ይገመታል እና እሴቱ በ50 K ~10−8 mV እንደሆነ ይገመታል። በመደበኛ ሁኔታ የp-ዓይነት ቁሳቁስ YBCO ከ n-ዓይነት ቁሳቁስ ጋር ያለው ውህደት Ag-paste፣ ምናልባትም በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ ለ YBCO ሴራሚክስ የ PV ባህሪ ተጠያቂ የሆነ የኳሲ-pn መጋጠሚያ ይፈጥራል። ምልከታዎቻችን በከፍተኛ ሙቀት ሱፐርኮንዳክቲቭ YBCO ሴራሚክስ ውስጥ የ PV ውጤት አመጣጥ ላይ ተጨማሪ ብርሃን የሚፈነጥቅ ሲሆን እንደ ፈጣን ተገብሮ ብርሃን መመርመሪያ ወዘተ ባሉ የኦፕቶኤሌክትሮኒክ መሳሪያዎች ውስጥ እንዲተገበር መንገድ ይጠርጋል።
ምስል 1a–c የYBCO ሴራሚክ ናሙና IV ባህሪያት በ50 K ላይ እንዳሉ ያሳያል። የብርሃን ብርሃን ከሌለ፣ በናሙናው ላይ ያለው ቮልቴጅ ከሱፐርኮንዳክቲቭ ቁሳቁስ እንደሚጠበቀው ከሚለዋወጠው ጅረት ጋር ዜሮ ሆኖ ይቆያል። የሌዘር ጨረር ወደ ካቶድ ሲመራ ግልጽ የሆነ የፎቶቮልታይክ ተጽእኖ ይታያል (ምስል 1a)፡ ከI-ዘንግ ጋር ትይዩ የሆኑት የIV ኩርባዎች እየጨመረ በሚሄድ የሌዘር ጥንካሬ ወደ ታች ይንቀሳቀሳሉ። ምንም አይነት ጅረት ሳይኖር እንኳን አሉታዊ ፎቶ-ኢንደስትድ ቮልቴጅ እንዳለ ግልጽ ነው (ብዙውን ጊዜ ክፍት የወረዳ ቮልቴጅ Voc ይባላል)። የIV ኩርባ ዜሮ ቁልቁለት ናሙናው አሁንም በሌዘር ብርሃን ስር ሱፐርኮንዳክቲቭ መሆኑን ያሳያል።
(a–c) እና 300 K (e–g)። የV(I) እሴቶች የተገኙት ጅረቱን ከ−10 mA እስከ +10 mA በቫክዩም ውስጥ በማጽዳት ነው። የሙከራ መረጃው ክፍል ብቻ ለግልጽነት ቀርቧል። a፣ የYBCO የአሁኑ-ቮልቴጅ ባህሪያት በካቶድ (i) ላይ በተቀመጠ የሌዘር ቦታ የተለካ። ሁሉም የIV ኩርባዎች ናሙናው አሁንም በሌዘር ጨረር እየመራ መሆኑን የሚያመለክቱ አግድም ቀጥ ያሉ መስመሮች ናቸው። ኩርባው እየጨመረ በሚሄድ የሌዘር ጥንካሬ ወደ ታች ይንቀሳቀሳል፣ ይህም በዜሮ ፍሰት እንኳን በሁለቱ የቮልቴጅ እርሳሶች መካከል አሉታዊ አቅም (Voc) እንዳለ ያሳያል። ሌዘር በናሙናው መሃል ላይ በኤተር 50 K (b) ወይም 300 K (f) ሲመራ የIV ኩርባዎቹ ሳይለወጡ ይቆያሉ። አኖዱ ሲበራ (c) አግድም መስመሩ ወደ ላይ ይንቀሳቀሳል። በ50 K ላይ የብረት-ሱፐርኮንዳክተር መጋጠሚያ ንድፍ ሞዴል በd ውስጥ ይታያል። በ300 K ላይ ያለው የመደበኛ ሁኔታ YBCO የአሁኑ-ቮልቴጅ ባህሪያት በካቶድ እና በአኖድ ላይ በተተኮረ የሌዘር ጨረር የተለካው በቅደም ተከተል በ e እና g ነው። ከ50 K ውጤቶች በተቃራኒ፣ የቀጥታ መስመሮቹ ዜሮ ያልሆነ ቁልቁለት YBCO በመደበኛ ሁኔታ ላይ መሆኑን ያሳያል፤ የVoc እሴቶች በተቃራኒ አቅጣጫ የብርሃን ጥንካሬ ሲኖራቸው ይለያያሉ፣ ይህም የተለየ የኃይል መለያየት ዘዴን ያሳያል። በ300 K ላይ ሊኖር የሚችል የበይነገጽ መዋቅር በhj ውስጥ ይታያል። የናሙናው ትክክለኛ ምስል ከሊዶች ጋር።
በሱፐርኮንዳክቲንግ ሁኔታ ውስጥ ያለው ኦክስጅን የበለፀገ YBCO በጣም ትንሽ በሆነው የኢነርጂ ክፍተት ምክንያት ሙሉ የፀሐይ ብርሃንን ሊስብ ይችላል (ለምሳሌ)9,10፣ በዚህም የኤሌክትሮን-ቀዳዳ ጥንዶችን ይፈጥራል (ኢ-ኤች)። በፎቶኖች በመምጠጥ ክፍት የወረዳ ቮልቴጅ Voc ለማምረት፣ እንደገና ከመዋሃድዎ በፊት በፎቶ የተፈጠሩ የ eh ጥንዶችን በቦታ መለየት ያስፈልጋል። በምስል 1i ላይ እንደተገለጸው ከካቶድ እና ከአኖድ ጋር ሲነጻጸር አሉታዊው Voc በብረት-ሱፐርኮንዳክተር በይነገጽ ላይ የኤሌክትሪክ አቅም እንዳለ ይጠቁማል፣ ይህም ኤሌክትሮኖችን ወደ አኖድ እና ቀዳዳዎች ወደ ካቶድ ይጠርጋል። ይህ ከሆነ፣ ከአኖድ ላይ ካለው ሱፐርኮንዳክተር ወደ ብረት ኤሌክትሮድ የሚያመለክት እምቅ ኃይል መኖር አለበት። በዚህም ምክንያት፣ በአኖድ አቅራቢያ ያለው የናሙና ቦታ ብርሃን ከበራ አዎንታዊ Voc ይገኛል። በተጨማሪም፣ የሌዘር ቦታው ከኤሌክትሮዶች ርቀው ወደሚገኙ አካባቢዎች ሲጠቁም ፎቶ-የሚመነጩ ቮልቴጆች ሊኖሩ አይገባም። ከምስል 1ለ፣ሐ! እንደሚታየው በእርግጥ ሁኔታው ነው።
የብርሃን ቦታው ከካቶድ ኤሌክትሮድ ወደ ናሙናው መሃል ሲንቀሳቀስ (ከበይነ-መረቦቹ 1.25 ሚሜ ያህል ርቀት ላይ)፣ የሌዘር ጥንካሬን ወደ ከፍተኛው እሴት በመጨመር የIV ኩርባዎች እና የVoc ልዩነት ሊታይ አይችልም (ምስል 1ለ)። በተፈጥሮው፣ ይህ ውጤት በፎቶ-ኢንዱሽን ተሸካሚዎች የተወሰነ የህይወት ዘመን እና በናሙናው ውስጥ የመለየት ኃይል አለመኖር ምክንያት ሊሆን ይችላል። ናሙናው በበራ ቁጥር የኤሌክትሮን-ሆል ጥንዶች ሊፈጠሩ ይችላሉ፣ ነገር ግን አብዛኛዎቹ የኢ-ኤች ጥንዶች ይደመሰሳሉ እና የሌዘር ቦታ ከማንኛውም ኤሌክትሮዶች ርቀው በሚገኙ አካባቢዎች ላይ ከወደቀ የፎቶቮልታይክ ውጤት አይታይም። የሌዘር ቦታውን ወደ አኖድ ኤሌክትሮዶች በማንቀሳቀስ፣ ከI-ዘንግ ጋር ትይዩ የሆኑት የIV ኩርባዎች እየጨመረ በሚሄድ የሌዘር ጥንካሬ ወደ ላይ ይንቀሳቀሳሉ (ምስል 1ሐ)። ተመሳሳይ አብሮ የተሰራ የኤሌክትሪክ መስክ በአኖድ ላይ ባለው የብረት-ሱፐርኮንዳክተር መጋጠሚያ ውስጥ ይገኛል። ሆኖም፣ የብረት ኤሌክትሮድ በዚህ ጊዜ ከሙከራ ስርዓቱ አወንታዊ መሪ ጋር ይገናኛል። በሌዘር የሚመነጩት ቀዳዳዎች ወደ አኖድ መሪ ይገፋሉ እና በዚህም ምክንያት አዎንታዊ ቮክ ይታያል። እዚህ የቀረቡት ውጤቶች ከሱፐርኮንዳክተር ወደ ብረት ኤሌክትሮድ የሚያመለክት የመገናኛ አቅም መኖሩን የሚያሳይ ጠንካራ ማስረጃ ይሰጣሉ።
በ300 K ላይ በYBa2Cu3O6.96 ሴራሚክስ ውስጥ የፎቶቮልታይክ ተጽእኖ በምስል 1e–g ላይ ይታያል። የብርሃን ብርሃን ከሌለ የናሙናው IV ኩርባ መነሻውን የሚያቋርጥ ቀጥተኛ መስመር ነው። ይህ ቀጥተኛ መስመር ከዋናው ጋር ትይዩ ወደ ላይ ይንቀሳቀሳል፣ በካቶድ እርሳሶች ላይ የሌዘር ጥንካሬን በመጨመር (ምስል 1e)። ለፎቶቮልታይክ መሳሪያ ሁለት የፍላጎት ገደቦች አሉ። የአጭር-ዑደት ሁኔታ የሚከሰተው V = 0 ሲሆን ነው። በዚህ ሁኔታ ያለው የአሁኑ አጭር የወረዳ ፍሰት (Isc) ተብሎ ይጠራል። ሁለተኛው የመገደብ ጉዳይ ክፍት-ዑደት ሁኔታ (Voc) ሲሆን R→∞ ወይም የአሁኑ ዜሮ ሲሆን ይከሰታል። ምስል 1e በግልጽ እንደሚያሳየው Voc አዎንታዊ እና ከ50 K የተገኘው ውጤት ጋር ሲነፃፀር እየጨመረ በሚሄድ የብርሃን ጥንካሬ ይጨምራል፤ አሉታዊ Isc ደግሞ ከብርሃን ብርሃን ጋር በመጠን ሲጨምር ይታያል፣ ይህም የመደበኛ የፀሐይ ሴሎች የተለመደ ባህሪ ነው።
በተመሳሳይ፣ የሌዘር ጨረር ከኤሌክትሮዶች ርቀው በሚገኙ አካባቢዎች ሲጠቁም፣ የV(I) ኩርባ ከሌዘር ጥንካሬ ነፃ ሲሆን የፎቶቮልታይክ ውጤት አይታይም (ምስል 1f)። ልክ በ50 K ላይ ካለው መለኪያ ጋር ተመሳሳይ፣ የአኖድ ኤሌክትሮድ ሲበራ የIV ኩርባዎች ወደ ተቃራኒው አቅጣጫ ይንቀሳቀሳሉ (ምስል 1g)። በናሙናው የተለያዩ ቦታዎች ላይ ሌዘር ሲበራ ለዚህ የYBCO-Ag ፓስታ ስርዓት የተገኙት እነዚህ ሁሉ ውጤቶች በ50 K ላይ ከሚታየው በይነገጽ ተቃራኒ አቅም ጋር የሚጣጣሙ ናቸው።
አብዛኛዎቹ ኤሌክትሮኖች በኩፐር ጥንድ ውስጥ በሱፐርኮንዳክቲቭ YBCO ውስጥ ከሽግግር የሙቀት መጠኑ Tc በታች ይጠመቃሉ። በብረት ኤሌክትሮድ ውስጥ ሲሆኑ፣ ሁሉም ኤሌክትሮኖች በነጠላ ቅርፅ ይቀራሉ። በብረት-ሱፐርኮንዳክተር በይነገጽ አቅራቢያ ለነጠላ ኤሌክትሮኖች እና ለኩፐር ጥንዶች ትልቅ የጥግግት ቅልመት አለ። በብረታ ብረት ቁሳቁስ ውስጥ ያሉ አብላጫ ተሸካሚ ነጠላ ኤሌክትሮኖች ወደ ሱፐርኮንዳክተር ክልል ይሰራጫሉ፣ በYBCO ክልል ውስጥ ያሉ አብላጫ ተሸካሚ ኩፐር ጥንዶች ደግሞ ወደ ብረት ክልል ይሰራጫሉ። ኩፐር ከነጠላ ኤሌክትሮኖች የበለጠ ክፍያዎችን ሲይዙ እና ከYBCO ወደ ሜታሊክ ክልል ሲሰራጩ፣ አዎንታዊ የተሞሉ አቶሞች ይቀራሉ፣ ይህም በቦታ ክፍያ ክልል ውስጥ የኤሌክትሪክ መስክ ያስከትላል። የዚህ የኤሌክትሪክ መስክ አቅጣጫ በንድፍ ዲያግራም ላይ ይታያል። በቦታ ክፍያ ክልል አቅራቢያ የተከሰተው የፎቶን ብርሃን ተለያይተው የሚወጡ እና የሚወጡ ጥንዶችን ሊፈጥር ይችላል፣ እነዚህም በተገላቢጦሽ አቅጣጫ የፎቶ ፍሰት ይፈጥራሉ። ኤሌክትሮኖቹ ከተገነባው የኤሌክትሪክ መስክ እንደወጡ፣ ወደ ጥንድ ይጨመቃሉ እና ያለ ተቃውሞ ወደ ሌላኛው ኤሌክትሮድ ይፈስሳሉ። በዚህ ሁኔታ፣ ቮክ ከቅድመ-ዝግጁ ፖላሪቲ ተቃራኒ ሲሆን የሌዘር ጨረር ወደ አሉታዊ ኤሌክትሮድ ዙሪያ ያለውን አካባቢ ሲያመለክት አሉታዊ እሴት ያሳያል። ከቮክ እሴት፣ በበይነ ገጹ ላይ ያለው አቅም ሊገመት ይችላል፡ በሁለቱ የቮልቴጅ እርሳሶች መካከል ያለው ርቀት d ~5 × 10−3 ሜትር ነው፣ የብረት-ሱፐርኮንዳክተር በይነገጽ ውፍረት di፣ ከYBCO ሱፐርኮንዳክተር (~1 nm)19,20 ጋር ተመሳሳይ የሆነ የመጠን ቅደም ተከተል መሆን አለበት፣ የቮክ = 0.03 mV እሴትን ይውሰዱ፣ በብረት-ሱፐርኮንዳክተር በይነገጽ ላይ ያለው እምቅ Vms በ50 K ~10−11 V እንደሆነ ይገመገማል፣ እኩልታ በመጠቀም፣
እዚህ ላይ ፎቶ-የሚፈጠረው ቮልቴጅ በፎቶ ሙቀት ውጤት ሊገለጽ እንደማይችል አፅንዖት መስጠት እንፈልጋለን። የሱፐርኮንዳክተር YBCO የሴቤክ ኮፊሸንት Ss = 021 መሆኑን በሙከራ ተረጋግጧል። የመዳብ እርሳስ ሽቦዎች የሴቤክ ኮፊሸንት በSCu = 0.34–1.15 μV/K3 ክልል ውስጥ ነው። በሌዘር ቦታ ላይ ያለው የመዳብ ሽቦ የሙቀት መጠን በ50 K ላይ ከፍተኛ የሌዘር ጥንካሬ ባለው አነስተኛ መጠን በ0.06 K ሊጨምር ይችላል። ይህም በምስል 1 (a) ላይ ከተገኘው ቮክ በሦስት ትዕዛዞች ያነሰ 6.9 × 10−8 V የሙቀት ኃይል አቅም ሊፈጥር ይችላል። የሙቀት ኤሌክትሪክ ውጤት የሙከራ ውጤቶቹን ለማብራራት በጣም ትንሽ መሆኑ ግልጽ ነው። እንደ እውነቱ ከሆነ፣ በሌዘር ጨረር ምክንያት የሚፈጠረው የሙቀት ልዩነት ከአንድ ደቂቃ ባነሰ ጊዜ ውስጥ ይጠፋል፣ ስለዚህ ከሙቀት ተጽእኖ የሚገኘው አስተዋጽኦ ደህንነቱ በተጠበቀ ሁኔታ ችላ ሊባል ይችላል።
ይህ የYBCO በክፍል ሙቀት ውስጥ ያለው የፎቶቮልታይክ ተጽእኖ እዚህ ላይ የተለየ የቻርጅ መለያየት ዘዴ እንደሚሳተፍ ያሳያል። በመደበኛ ሁኔታ ውስጥ የYBCO ሱፐርኮንዳክቲቭ እንደ ቻርጅ ተሸካሚ ቀዳዳዎች ያሉት የp-አይነት ቁሳቁስ ሲሆን የብረታ ብረት Ag-paste ደግሞ የn-አይነት ቁሳቁስ ባህሪያት አሉት። ልክ እንደ pn መጋጠሚያዎች፣ በብር ፓስታ ውስጥ የኤሌክትሮኖች ስርጭት እና በYBCO ሴራሚክ ውስጥ ያሉ ቀዳዳዎች በበይነገጽ ላይ ወደ YBCO ሴራሚክ የሚያመላክት ውስጣዊ የኤሌክትሪክ መስክ ይፈጥራል (ምስል 1ሰ)። የመለያየት ኃይልን የሚያቀርበው ይህ ውስጣዊ መስክ ሲሆን በምስል 1e ላይ እንደሚታየው ለYBCO-Ag ፓስታ ስርዓት በክፍል ሙቀት ውስጥ አዎንታዊ Voc እና አሉታዊ Isc ያስከትላል። በአማራጭ፣ Ag-YBCO ከላይ በቀረበው ሞዴል ውስጥ ካለው ተመሳሳይ ፖላሪቲ ጋር ወደ በይነገጽ አቅም የሚመራ የp-አይነት Schottky መጋጠሚያ ሊፈጥር ይችላል24.
በYBCO ሱፐርኮንዳክቲንግ ሽግግር ወቅት የፎቶቮልታይክ ባህሪያትን ዝርዝር የዝግመተ ለውጥ ሂደት ለመመርመር፣ በ80 K ላይ ያለው የናሙና IV ኩርባዎች በካቶድ ኤሌክትሮድ ላይ በሚያበሩ የተመረጡ የሌዘር ጥንካሬዎች ተለክተዋል (ምስል 2)። የሌዘር ጨረር ከሌለ፣ በናሙናው ላይ ያለው ቮልቴጅ የአሁኑን ሳይለይ በዜሮ ይቆያል፣ ይህም የናሙናውን ሱፐርኮንዳክቲንግ ሁኔታ በ80 K ያሳያል (ምስል 2a)። በ50 K ላይ ከተገኘው መረጃ ጋር ተመሳሳይ፣ ከI-ዘንግ ጋር ትይዩ የሆኑ የIV ኩርባዎች ወሳኝ እሴት Pc እስኪደርስ ድረስ እየጨመረ በሚሄድ የሌዘር ጥንካሬ ወደ ታች ይንቀሳቀሳሉ። ከዚህ ወሳኝ የሌዘር ጥንካሬ (Pc) በላይ፣ ሱፐርኮንዳክተሩ ከሱፐርኮንዳክቲንግ ምዕራፍ ወደ ተከላካይ ምዕራፍ ይሸጋገራል፤ በሱፐርኮንዳክተሩ ውስጥ የመቋቋም ገጽታ በመኖሩ ምክንያት ቮልቴጅ ከአሁኑ ጋር መጨመር ይጀምራል። በዚህም ምክንያት፣ የIV ኩርባ ከI-ዘንግ እና V-ዘንግ ጋር መቆራረጥ ይጀምራል፣ ይህም መጀመሪያ ላይ ወደ አሉታዊ Voc እና ፖዘቲቭ Isc ይመራል። አሁን ናሙናው የVoc እና Isc ፖላሪቲ ለብርሃን ጥንካሬ እጅግ በጣም ስሜታዊ በሆነበት ልዩ ሁኔታ ላይ ያለ ይመስላል፤ በጣም ትንሽ የብርሃን ጥንካሬ መጨመር ሲኖር፣ አይኤስሲ ከአዎንታዊ ወደ አሉታዊ እና ቪኦሲ ከአሉታዊ ወደ አዎንታዊ እሴት ይቀየራል፣ ይህም መነሻውን በማለፍ (የፎቶቮልታይክ ባህሪያት ከፍተኛ ስሜታዊነት፣ በተለይም የአይኤስሲ እሴት፣ ወደ ብርሃን ብርሃን የበለጠ በግልጽ በምስል 2ለ ላይ ይታያል)። ከፍተኛው የሌዘር ጥንካሬ ሲኖር፣ የአይቪ ኩርባዎች እርስ በእርስ ትይዩ እንዲሆኑ ያቅዳሉ፣ ይህም የYBCO ናሙና መደበኛ ሁኔታን ያመለክታል።
የሌዘር ስፖት ማዕከል በካቶድ ኤሌክትሮዶች ዙሪያ ተቀምጧል (ምስል 1i ይመልከቱ)። a፣ በተለያዩ የሌዘር ጥንካሬዎች የተጋለጠ የYBCO IV ኩርባዎች። b (ከላይ)፣ የክፍት ዑደት ቮልቴጅ Voc እና የአጭር ዑደት ጅረት Isc የሌዘር ጥንካሬ ጥገኛ። የISc እሴቶች በዝቅተኛ የብርሃን ጥንካሬ (< 110 mW/cm2) ሊገኙ አይችሉም ምክንያቱም የIV ኩርባዎች ናሙናው በሱፐርኮንዳክቲቭ ሁኔታ ውስጥ በሚሆንበት ጊዜ ከ I-ዘንግ ጋር ትይዩ ናቸው። b (ከታች)፣ የሌዘር ጥንካሬ ተግባር እንደ ልዩነት መቋቋም።
የቮክ እና አይኤስሲ በ80 ኪ.ሜ የሌዘር ጥንካሬ ጥገኝነት በምስል 2ለ (ከላይ) ላይ ይታያል። የፎቶቮልታይክ ባህሪያት በሶስት የብርሃን ጥንካሬ ክልሎች ሊብራሩ ይችላሉ። የመጀመሪያው ክልል በ0 እና በፒሲ መካከል ሲሆን፣ YBCO ሱፐርኮንዳክቲቭ ሲሆን፣ ቪኦሲ አሉታዊ ሲሆን በብርሃን ጥንካሬ ይቀንሳል (ፍጹም እሴት ይጨምራል) እና በፒሲ ዝቅተኛ ደረጃ ይደርሳል። ሁለተኛው ክልል ከፒሲ ወደ ሌላ ወሳኝ ጥንካሬ P0 ሲሆን፣ ቪኦሲ ይጨምራል፣ አይኤስሲ እየጨመረ በሚሄድ የብርሃን ጥንካሬ ይቀንሳል እና ሁለቱም በፒ0 ዜሮ ይደርሳሉ። ሦስተኛው ክልል የYBCO መደበኛ ሁኔታ እስኪደርስ ድረስ ከP0 በላይ ነው። ምንም እንኳን ሁለቱም ቪኦሲ እና አይኤስሲ ከብርሃን ጥንካሬ ጋር በተመሳሳይ መልኩ በክልል 2 ላይ ቢለያዩም፣ ከወሳኝ ጥንካሬ P0 በላይ ተቃራኒ ፖላሪቲ አላቸው። የP0 ጠቀሜታ የፎቶቮልታይክ ተጽእኖ ባለመኖሩ እና የኃይል መለያየት ዘዴው በዚህ የተወሰነ ነጥብ በጥራት ይለወጣል። የYBCO ናሙና በዚህ የብርሃን ጥንካሬ ክልል ውስጥ ሱፐርኮንዳክቲቭ ያልሆነ ይሆናል ነገር ግን ገና ሊደረስበት በማይችለው መደበኛ ሁኔታ።
በግልጽ ለማየት እንደሚቻለው የስርዓቱ የፎቶቮልታይክ ባህሪያት ከYBCO ሱፐርኮንዳክቲቭነት እና ከሱፐርኮንዳክቲቭ ሽግግር ጋር በቅርበት የተቆራኙ ናቸው። የYBCO ልዩነት መቋቋም፣ dV/dI፣ በምስል 2b (ታች) ላይ እንደ የሌዘር ጥንካሬ ተግባር ይታያል። ቀደም ሲል እንደተጠቀሰው፣ ከሱፐርኮንዳክተሩ ወደ ብረት በሚተላለፉ የኩፐር ጥንድ ስርጭት ነጥቦች ምክንያት በበይነገጽ ውስጥ ያለው አብሮገነብ የኤሌክትሪክ አቅም። በ50 K ላይ ከታየው ጋር ተመሳሳይ፣ የፎቶቮልታይክ ተጽእኖ ከ0 ወደ ፒሲ እየጨመረ በሚሄድ የሌዘር ጥንካሬ ይሻሻላል። የሌዘር ጥንካሬ ከPc ትንሽ ከፍ ያለ እሴት ሲደርስ፣ የIV ኩርባ ማዘንበል ይጀምራል እና የናሙናው መቋቋም መታየት ይጀምራል፣ ነገር ግን የበይነገጽ እምቅ ፖላሪቲ ገና አልተለወጠም። የኦፕቲካል ማነቃቂያ በሱፐርኮንዳክቲቭነት ላይ ያለው ተጽእኖ በሚታይ ወይም አቅራቢያ ባለው IR ክልል ውስጥ ተመርምሯል። መሰረታዊ ሂደቱ የኩፐር ጥንዶችን መበታተን እና ሱፐርኮንዳክቲቭነትን ማጥፋት ሲሆን፣ በአንዳንድ ሁኔታዎች ሱፐርኮንዳክቲቭነት ሽግግር ሊሻሻል ይችላል27,28,29፣ አዳዲስ የሱፐርኮንዳክቲቭነት ደረጃዎች እንኳን ሊፈጠሩ ይችላሉ30። በፒሲ ላይ የሱፐርኮንዳክቲቭነት አለመኖር በፎቶ ምክንያት የተፈጠረውን ጥንድ መሰባበር ሊያስከትል ይችላል። በP0 ነጥብ ላይ፣ በይነገጹ ላይ ያለው አቅም ዜሮ ይሆናል፣ ይህም በይነገጹ በሁለቱም ጎኖች ላይ ያለው የኃይል ጥግግት በዚህ የብርሃን ብርሃን ጥንካሬ ስር ተመሳሳይ ደረጃ ላይ እንደሚደርስ ያሳያል። የሌዘር ጥንካሬ መጨመር ተጨማሪ የኩፐር ጥንዶች እንዲጠፉ እና YBCO ቀስ በቀስ ወደ p-type ቁሳቁስ እንዲመለስ ያደርጋል። በኤሌክትሮን እና በኩፐር ጥንድ ስርጭት ፋንታ፣ የበይነገጹ ባህሪ አሁን በኤሌክትሮን እና በቀዳዳ ስርጭት የሚወሰን ሲሆን ይህም በይነገጹ ውስጥ የኤሌክትሪክ መስክ የፖላራይቲ መገልበጥ እና በዚህም ምክንያት አዎንታዊ Voc ያስከትላል (ምስል 1d፣h ያወዳድሩ)። በጣም ከፍተኛ በሆነ የሌዘር ጥንካሬ፣ የYBCO ልዩነት መቋቋም ከመደበኛው ሁኔታ ጋር ወደሚዛመድ እሴት ይሞላል እና ሁለቱም Voc እና Isc በሌዘር ጥንካሬ ቀጥ ብለው ይለያያሉ (ምስል 2ለ)። ይህ ምልከታ እንደሚያሳየው በመደበኛ ሁኔታ YBCO ላይ የሌዘር ጨረር ከአሁን በኋላ የመቋቋም አቅሙን እና የሱፐርኮንዳክተር-ብረት በይነገጽ ባህሪን አይለውጥም ነገር ግን የኤሌክትሮን-ሆል ጥንዶችን ክምችት ብቻ ይጨምራል።
የሙቀት መጠን በፎቶቮልታይክ ባህሪያት ላይ ያለውን ተጽእኖ ለመመርመር፣ የብረት-ሱፐርኮንዳክተር ሲስተም በካቶድ ላይ በሰማያዊ ሌዘር በ502 mW/cm2 ኃይለኛ ብርሃን ተለቋል። በ50 እና 300 K መካከል በተመረጡ የሙቀት መጠኖች የተገኙ የIV ኩርባዎች በምስል 3a ውስጥ ተሰጥተዋል። ክፍት የወረዳ ቮልቴጅ Voc፣ የአጭር የወረዳ ፍሰት Isc እና የልዩነት መቋቋም ከዚያም ከእነዚህ የIV ኩርባዎች ማግኘት ይቻላል እና በምስል 3b ላይ ይታያሉ። ያለ ብርሃን፣ በተለያዩ የሙቀት መጠኖች የሚለኩ ሁሉም የIV ኩርባዎች እንደተጠበቀው መነሻውን ያልፋሉ (የምስል 3a ማስገቢያ)። ስርዓቱ በአንጻራዊነት ጠንካራ የሌዘር ጨረር (502 mW/cm2) ሲበራ የIV ባህሪያት እየጨመረ በሚሄድ የሙቀት መጠን በከፍተኛ ሁኔታ ይለወጣሉ። በዝቅተኛ የሙቀት መጠኖች የIV ኩርባዎች ከI-ዘንግ ጋር ትይዩ ቀጥ ያሉ መስመሮች ሲሆኑ የVoc አሉታዊ እሴቶች አሏቸው። ይህ ኩርባ እየጨመረ በሚሄድ የሙቀት መጠን ወደ ላይ ይንቀሳቀሳል እና ቀስ በቀስ ወሳኝ በሆነ የሙቀት መጠን Tcp (ምስል 3a (ከላይ)) ላይ ወደ ዜሮ ያልሆነ ቁልቁለት ወዳለው መስመር ይለወጣል። ሁሉም የIV ባህሪ ኩርባዎች በሦስተኛው ኳድራንት ውስጥ ባለ አንድ ነጥብ ዙሪያ የሚሽከረከሩ ይመስላል። ቮክ ከአሉታዊ እሴት ወደ አወንታዊ ይጨምራል፣ ኢኤስሲ ደግሞ ከአዎንታዊ ወደ አሉታዊ እሴት ይቀንሳል። ከYBCO የመጀመሪያው ሱፐርኮንዳክቲቭ የሽግግር ሙቀት Tc በላይ፣ የIV ኩርባ ከሙቀት መጠን ጋር በተለየ ሁኔታ ይለወጣል (የምስል 3a ግርጌ)። በመጀመሪያ፣ የIV ኩርባዎች የማዞሪያ ማዕከል ወደ የመጀመሪያው ኳድራንት ይንቀሳቀሳል። በሁለተኛ ደረጃ፣ ቮክ እየቀነሰ እና ኢኤስሲ እየጨመረ በሚሄድ የሙቀት መጠን ይጨምራል (የምስል 3ለ ግርጌ)። በሶስተኛ ደረጃ፣ የIV ኩርባዎች ቁልቁለት ከሙቀት ጋር በመስመራዊ ሁኔታ ይጨምራል፣ ይህም ለYBCO አዎንታዊ የሙቀት መጠን የመቋቋም ኮፊሸንት (የምስል 3ለ ግርጌ) ያስከትላል።
በ502 mW/cm2 የሌዘር ብርሃን ስር ለYBCO-Ag የፓስታ ስርዓት የፎቶቮልታይክ ባህሪያት የሙቀት መጠን ጥገኛ።
የሌዘር ስፖት ማዕከል በካቶድ ኤሌክትሮዶች ዙሪያ ተቀምጧል (ምስል 1i ይመልከቱ)። a፣ ከ50 እስከ 90 K (ከላይ) እና ከ100 እስከ 300 K (ከታች) የተገኙ የIV ኩርባዎች በቅደም ተከተል 5 K እና 20 K የሙቀት መጨመር። a ውስጥ ያስገቡ በበርካታ የሙቀት መጠኖች የIV ባህሪያትን በጨለማ ውስጥ ያሳያል። ሁሉም ኩርባዎች የመነሻ ነጥቡን ያቋርጣሉ። b፣ ክፍት የወረዳ ቮልቴጅ Voc እና አጭር የወረዳ የአሁኑ Isc (ከላይ) እና የYBCO (ከታች) ልዩነት ተቃውሞ፣ dV/dI፣ እንደ የሙቀት መጠን ተግባር። ዜሮ ተቃውሞ ሱፐርኮንዳክቲቭ የሽግግር ሙቀት Tcp ከTc0 በጣም ቅርብ ስለሆነ አይሰጥም።
ከምስል 3ለ ሶስት ወሳኝ የሙቀት መጠኖች ሊታወቁ ይችላሉ፡ Tcp፣ ከዚህ በላይ YBCO ሱፐርኮንዳክቲቭ ያልሆነበት፤ Tc0፣ ሁለቱም Voc እና Isc ዜሮ የሚሆኑበት እና Tc፣ የ YBCO የመጀመሪያ ጅምር ሱፐርኮንዳክቲቭ የሽግግር ሙቀት ያለ ሌዘር ጨረር። ከ Tcp ~ 55 K በታች፣ በሌዘር የተበከለው YBCO በአንጻራዊነት ከፍተኛ የኩፐር ጥንዶች ክምችት ባለው ሱፐርኮንዳክቲቭ ሁኔታ ላይ ይገኛል። የሌዘር ጨረር ውጤት የፎቶቮልታይክ ቮልቴጅ እና ጅረት ከማምረት በተጨማሪ የኩፐር ጥንድ ክምችትን በመቀነስ ከ89 K ወደ ~55 K (ከምስል 3b ግርጌ) የዜሮ መቋቋም ሱፐርኮንዳክቲቭ የሽግግር ሙቀት መቀነስ ነው። የሙቀት መጨመር የኩፐር ጥንዶችን ይሰብራል ይህም በይነገጹ ውስጥ ዝቅተኛ አቅም እንዲኖር ያደርጋል። በዚህም ምክንያት፣ ተመሳሳይ የሌዘር ብርሃን ጥንካሬ ቢተገበርም፣ የVoc ፍጹም ዋጋ ያነሰ ይሆናል። የበይነገጽ አቅም የሙቀት መጠኑ እየጨመረ ሲሄድ ያነሰ እና ያነሰ ይሆናል እና በTc0 ዜሮ ይደርሳል። በዚህ ልዩ ቦታ ላይ የፎቶቮልታይክ ተጽእኖ የለም ምክንያቱም ፎቶ-የሚፈጥሩትን የኤሌክትሮን-ቀዳዳ ጥንዶችን ለመለየት ውስጣዊ መስክ የለም። የፖላራይት መቀልበስ ከዚህ ወሳኝ የሙቀት መጠን በላይ ይከሰታል ምክንያቱም በAg paste ውስጥ ያለው የነጻ ቻርጅ ጥግግት በYBCO ውስጥ ካለው የበለጠ ሲሆን ቀስ በቀስ ወደ p-type ቁሳቁስ ይመለሳል። እዚህ ላይ የVoc እና Isc የፖላራይት መቀልበስ የዜሮ መቋቋም ሱፐርኮንዳክቲንግ ሽግግር በኋላ ወዲያውኑ እንደሚከሰት አፅንዖት መስጠት እንፈልጋለን፣ የሽግግሩ መንስኤ ምንም ይሁን ምን። ይህ ምልከታ ለመጀመሪያ ጊዜ ከብረት-ሱፐርኮንዳክተር በይነገጽ አቅም ጋር የተያያዘውን ሱፐርኮንዳክቲቭነት እና የፎቶቮልታይክ ተፅእኖዎች መካከል ያለውን ትስስር በግልጽ ያሳያል። የዚህ አቅም ባህሪ በሱፐርኮንዳክተር-መደበኛ የብረት በይነገጽ ላይ ላለፉት በርካታ አስርት ዓመታት የምርምር ትኩረት ሆኖ ቆይቷል ነገር ግን መልስ ለማግኘት የሚጠብቁ ብዙ ጥያቄዎች አሉ። የፎቶቮልታይክ ተጽእኖን መለካት የዚህን አስፈላጊ አቅም ዝርዝሮች (እንደ ጥንካሬው እና ፖላራይቲው ወዘተ) ለመመርመር ውጤታማ ዘዴ ሊሆን ይችላል እና በዚህም ምክንያት በከፍተኛ የሙቀት መጠን ሱፐርኮንዳክቲንግ የቅርበት ውጤት ላይ ብርሃን ይፈነጥቃል።
ከTc0 ወደ Tc የሚጨመረው የሙቀት መጠን መጨመር አነስተኛ የኩፐር ጥንዶች ክምችት እና የበይነገጽ አቅም መጨመር እና በዚህም ምክንያት ትልቅ Voc ያስከትላል። በTc ላይ የኩፐር ጥንድ ክምችት ዜሮ ይሆናል እና በበይነገጽ ላይ ያለው የመገንባት አቅም ከፍተኛውን ደረጃ ላይ ይደርሳል፣ ይህም ከፍተኛ Voc እና ዝቅተኛ Isc ያስከትላል። በዚህ የሙቀት ክልል ውስጥ የVoc እና Isc (ፍጹም እሴት) ፈጣን ጭማሪ ከ502 mW/cm2 የሌዘር ጨረር በ ΔT ~ 3 K እስከ ~34 K የሚሰፋው የሱፐርኮንዳክቲቭ ሽግግር ጋር ይዛመዳል (ምስል 3b)። ከTc በላይ ባሉት መደበኛ ሁኔታዎች፣ ክፍት የወረዳ ቮልቴጅ Voc ከሙቀት ጋር ይቀንሳል (በምስል 3b ላይኛው ክፍል)፣ ይህም በpn መጋጠሚያዎች31,32,33 ላይ ለተመሰረቱ መደበኛ የፀሐይ ሴሎች የVoc መስመራዊ ባህሪ ጋር ተመሳሳይ ነው። ምንም እንኳን በሌዘር ጥንካሬ ላይ በጥብቅ የሚመረኮዘው የVoc የሙቀት መጠን (−dVoc/dT) ከመደበኛ የፀሐይ ሴሎች በጣም ያነሰ ቢሆንም፣ ለYBCO-Ag መጋጠሚያ የVoc የሙቀት መጠን ኮፊሸንት ከፀሐይ ሴሎች ጋር ተመሳሳይ የመጠን ቅደም ተከተል አለው። ለመደበኛ የፀሐይ ሴል መሳሪያ የ pn መጋጠሚያ የሚፈሰው ፈሳሽ ፍሰት እየጨመረ በሚሄድ የሙቀት መጠን ይጨምራል፣ ይህም የሙቀት መጠኑ እየጨመረ ሲሄድ የ Voc መጠን ይቀንሳል። ለዚህ አግ-ሱፐርኮንዳክተር ሲስተም የሚታዩት መስመራዊ የ IV ኩርባዎች፣ በመጀመሪያ በጣም ትንሽ የሆነ የበይነገጽ አቅም እና በሁለተኛ ደረጃ ደግሞ የሁለቱ ሄትሮጁንክሽንስ የኋላ-ወደ-ኋላ ግንኙነት ምክንያት፣ የሚፈሰው ፈሳሽ ፍሰትን ለመወሰን አስቸጋሪ ያደርገዋል። ሆኖም፣ በሙከራችን ውስጥ ለታየው የ Voc ባህሪ የመፍሰስ ፍሰት ተመሳሳይ የሙቀት ጥገኝነት ተጠያቂ የመሆኑ እድል በጣም ከፍተኛ ነው። እንደ ፍቺው፣ Isc አጠቃላይ ቮልቴጅ ዜሮ እንዲሆን Vocን ለማካካስ አሉታዊ ቮልቴጅ ለማምረት የሚያስፈልገው ጅረት ነው። የሙቀት መጠኑ እየጨመረ ሲሄድ፣ Voc አነስተኛ ስለሚሆን አሉታዊ ቮልቴጅ ለማምረት ያነሰ ጅረት ያስፈልጋል። በተጨማሪም፣ የ YBCO መቋቋም ከ Tc በላይ ካለው የሙቀት መጠን ጋር በመስመራዊ ሁኔታ ይጨምራል (የምስል 3ለ ግርጌ)፣ ይህም በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ ለ Isc አነስተኛ ፍፁም እሴት አስተዋጽኦ ያደርጋል።
በስእል 2,3 ላይ የተሰጡት ውጤቶች የሚገኙት በካቶድ ኤሌክትሮዶች ዙሪያ ባለው አካባቢ በሌዘር ጨረር አማካኝነት መሆኑን ልብ ይበሉ። መለኪያዎች በአኖድ ላይ በተቀመጠ የሌዘር ቦታ እና ተመሳሳይ የ IV ባህሪያት ተደግመዋል እና የፎቶቮልታይክ ባህሪያት ተስተውለዋል፣ ነገር ግን በዚህ ጉዳይ ላይ የቮክ እና አይኤስሲ ፖላሪቲ ተገልብጧል። እነዚህ ሁሉ መረጃዎች ከሱፐርኮንዳክተር-ብረት በይነገጽ ጋር በቅርበት የተቆራኘውን የፎቶቮልታይክ ውጤት ወደ አንድ ዘዴ ይመራሉ።
ባጭሩ፣ የሌዘር ጨረር ያለው ሱፐርኮንዳክቲቭ YBCO-Ag ፓስቴ ሲስተም የአራተኛ ባህሪያት እንደ የሙቀት መጠን እና የሌዘር ጥንካሬ ተግባራት ተለክተዋል። ከ50 እስከ 300 K ባለው የሙቀት ክልል ውስጥ አስደናቂ የፎቶቮልታይክ ተጽእኖ ታይቷል። የፎቶቮልታይክ ባህሪያት ከYBCO ሴራሚክስ ሱፐርኮንዳክቲቭነት ጋር በጥብቅ እንደሚዛመዱ ተገኝቷል። የVoc እና Isc የፖላራይቲ መገልበጥ ፎቶ-የፈጠረው ሱፐርኮንዳክቲቭ ወደ ሱፐርኮንዳክቲቭ ሽግግር ከተደረገ በኋላ ወዲያውኑ ይከሰታል። በተወሰነ የሌዘር ጥንካሬ የሚለካው የVoc እና Isc የሙቀት ጥገኝነት ናሙናው ተከላካይ በሚሆንበት ወሳኝ የሙቀት መጠን ላይ የተለየ የፖላራይቲ መገልበጥ ያሳያል። የሌዘር ቦታውን ወደ ናሙናው የተለያዩ ክፍሎች በማየት፣ በይነገጹ ላይ የኤሌክትሪክ አቅም እንዳለ እናሳያለን፣ ይህም ለፎቶ-የተፈጠሩ የኤሌክትሮን-ሆል ጥንዶች የመለያየት ኃይል ይሰጣል። ይህ የበይነገጽ አቅም YBCO ሱፐርኮንዳክቲቭ ሲሆን ወደ ተቃራኒው አቅጣጫ ይቀየራል። የ YBCO ሱፐርኮንዳክተር በሚሆንበት ጊዜ በብረት-ሱፐርኮንዳክተር በይነገጽ ላይ ካለው የቅርበት ውጤት ጋር በተፈጥሮ የተቆራኘ ሊሆን ይችላል እና በ50 K ~10−8 mV እና 502 mW/cm2 የሌዘር ጥንካሬ እንዳለው ይገመታል። የ p-ዓይነት ቁሳቁስ YBCO በመደበኛ ሁኔታ ከ n-ዓይነት ቁሳቁስ ጋር መገናኘት Ag-paste በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ የ YBCO ሴራሚክስ የፎቶቮልታይክ ባህሪን የሚያስከትል የኳሲ-ፒኤን መጋጠሚያ ይፈጥራል። ከላይ ያሉት ምልከታዎች በከፍተኛ ሙቀት ውስጥ የ YBCO ሴራሚክስ ውስጥ ባለው የ PV ተጽእኖ ላይ ብርሃን ይፈጥራሉ እና እንደ ፈጣን ተገብሮ የብርሃን መመርመሪያ እና ነጠላ ፎቶን መመርመሪያ ባሉ የኦፕቶኤሌክትሮኒክ መሳሪያዎች ውስጥ አዳዲስ አፕሊኬሽኖችን ለማግኘት መንገድ ይጠርጋሉ።
የፎቶቮልታይክ ተጽእኖ ሙከራዎች የተከናወኑት በ0.52 ሚሜ ውፍረት እና 8.64 × 2.26 ሚሜ 2 አራት ማዕዘን ቅርጽ ባለው የYBCO ሴራሚክ ናሙና ላይ ሲሆን በ1.25 ሚሜ ራዲየስ የሌዘር ቦታ መጠን ባለው ቀጣይነት ባለው የሞገድ ሰማያዊ-ሌዘር (λ = 450 nm) ብርሃን ነው። ቀጭን የፊልም ናሙናን ከመጠቀም ይልቅ በጅምላ መጠቀም የሱፐርኮንዳክተሩን የፎቶቮልታይክ ባህሪያት ከንጥረ ነገሩ 6,7 ውስብስብ ተጽእኖ ጋር ሳንገናኝ እንድናጠና ያስችለናል። ከዚህም በላይ የጅምላ ቁሱ ለቀላል የዝግጅት አሠራሩ እና በአንጻራዊነት ዝቅተኛ ወጪ ምቹ ሊሆን ይችላል። የመዳብ እርሳስ ሽቦዎች በYBCO ናሙና ላይ በብር ፓስታ አራት ክብ ኤሌክትሮዶችን በመፍጠር በ1 ሚሜ ዲያሜትር እርስ በርስ የተሳሰሩ ናቸው። በሁለቱ የቮልቴጅ ኤሌክትሮዶች መካከል ያለው ርቀት 5 ሚሜ አካባቢ ነው። የናሙናው IV ባህሪያት የተለኩት በኳርትዝ ክሪስታል መስኮት የንዝረት ናሙና ማግኔቶሜትር (VersaLab፣ Quantum Design) በመጠቀም ነው። የIV ኩርባዎችን ለማግኘት መደበኛ ባለአራት ሽቦ ዘዴ ጥቅም ላይ ውሏል። የኤሌክትሮዶች አንጻራዊ አቀማመጥ እና የሌዘር ቦታ በምስል 1i ላይ ይታያሉ።
ይህንን ጽሑፍ እንዴት መጥቀስ እንደሚቻል፡ ያንግ፣ ኤፍ. እና ሌሎችም። በሱፐርኮንዳክቲቭ YBa2Cu3O6.96 ሴራሚክስ ውስጥ የፎቶቮልታይክ ውጤት አመጣጥ። ሳይንስ። ሪፕ. 5, 11504; doi: 10.1038/srep11504 (2015).
ቻንግ፣ ሲኤል፣ ክላይንሃምስ፣ ኤ.፣ ሞልተን፣ ደብሊውጂ እና ቴስታርዲ፣ በYBa2Cu3O7 ውስጥ በሲሜትሪ የተከለከሉ በሌዘር የሚፈጠሩ ቮልቴጆች። ፊዝ. ሬቭ. ቢ 41፣ 11564–11567 (1990)።
ክዎክ፣ ኤችኤስ፣ ዜንግ፣ ጄፒ እና ዶንግ፣ ኤስአይ በY-Ba-Cu-O ውስጥ ያልተለመደ የፎቶቮልታይክ ምልክት አመጣጥ። ፊዝ. ሬቭ. ቢ 43፣ 6270–6272 (1991)።
ዋንግ፣ ኤልፒ፣ ሊን፣ ጄኤል፣ ፌንግ፣ QR እና ዋንግ፣ ጂደብሊው የሱፐርኮንዳክቲቭ ቢ-ሲር-ካ-ኩ-ኦ. ፊዝ. ሬቭ. ቢ 46፣ 5773–5776 (1992) የሌዘር-ኢንሴሽን ቮልቴጆችን መለካት።
ቴት፣ ኬኤል፣ እና ሌሎችም። በYBa2Cu3O7-x የክፍል ሙቀት ፊልሞች ውስጥ ጊዜያዊ ሌዘር-የሚፈጥሩ ቮልቴጆች። ጄ. አፕል. ፊዝ. 67፣ 4375–4376 (1990)።
ክዎክ፣ ኤችኤስ እና ዜንግ፣ ጄፒ በYBa2Cu3O7 ውስጥ ያልተለመደ የፎቶቮልታይክ ምላሽ። ፊዝ. ሬቭ. ቢ 46፣ 3692–3695 (1992)።
ሙራኦካ፣ ዋይ.፣ ሙራማትሱ፣ ቲ.፣ ያማውራ፣ ጄ. እና ሂሮይ፣ ዜድ። በኦክሳይድ ሄትሮስትሩክቸር ውስጥ ለYBa2Cu3O7−x ፎቶ የተፈጠረ ቀዳዳ ተሸካሚ መርፌ። አፕል. ፊዝ. ሌት. 85፣ 2950–2952 (2004)።
አሳኩራ፣ ዲ. እና ሌሎችም። በብርሃን ብርሃን ስር ያሉ ቀጭን ፊልሞችን በተመለከተ የፎቶኢሚሽን ጥናት። ፊዝ. ሬቭ. ሌት. 93፣ 247006 (2004)።
ያንግ፣ ኤፍ. እና ሌሎችም። የYBa2Cu3O7-δ/SrTiO3 :Nb ሄትሮጁንክሽን በተለያዩ የኦክስጅን ከፊል ግፊት የተነጠለ የፎቶቮልታይክ ተጽእኖ። Mater. Lett. 130፣ 51–53 (2014)።
አሚኖቭ፣ ቢኤ እና ሌሎችም። በYb(Y)Ba2Cu3O7-x ነጠላ ክሪስታሎች ውስጥ የሁለት-ክፍተት መዋቅር። ጄ. ሱፐርኮንድ። 7፣ 361–365 (1994)።
ካባኖቭ፣ ቪቪ፣ ዴምሳር፣ ጄ.፣ ፖዶብኒክ፣ ቢ. እና ሚሃሎቪች፣ ዲ. የተለያዩ የክፍተት አወቃቀሮች ባላቸው ሱፐርኮንዳክተሮች ውስጥ የኳሲፓርክል መዝናናት ተለዋዋጭነት፡ በYBa2Cu3O7-δ ላይ ቲዎሪ እና ሙከራዎች። ፊዝ. ሬቭ. ቢ 59፣ 1497–1506 (1999)።
ሰን፣ ጄአር፣ ዢዮንግ፣ ሲኤም፣ ዣንግ፣ ዋይዜድ እና ሼን፣ ቢጂ የYBa2Cu3O7-δ/SrTiO3 :Nb heterojunction ባህሪያትን ማስተካከል። Appl. Phys. Lett. 87፣ 222501 (2005)።
ካማራስ፣ ኬ.፣ ፖርተር፣ ሲዲ፣ ዶስ፣ ኤምጂ፣ ሄር፣ ኤስኤል እና ታነር፣ በYBa2Cu3O7-δ ውስጥ ኤክሲቶኒክ መምጠጥ እና ሱፐርኮንዳክቲቭነት ዲቢ። ፊዝ. ሬቭ. ሌት. 59፣ 919–922 (1987)።
ዩ፣ ጂ.፣ ሄገር፣ ኤጄ እና ስቱኪ፣ ጂ. በ YBa2Cu3O6.3 ሴሚኮንዳክቲቭ ነጠላ ክሪስታሎች ውስጥ ጊዜያዊ የፎቶ-ኢንደስትሪ ኮንዳክቲቭ፡- ፎቶ-ኢንደስትሪያል ስቴት እና ፎቶ-ኢንደስትሪያል ሱፐርኮንዳክቲቭነትን ይፈልጉ። ጠንካራ የስቴት ኮሙኒኬሽን 72፣ 345–349 (1989)።
ማክሚላን፣ የሱፐርኮንዳክቲንግ የቅርበት ውጤት WL ዋኔሊንግ ሞዴል። ፊዝ. ሪቭ. 175፣ 537–542 (1968)።
ጉዌሮን፣ ኤስ. እና ሌሎችም። በሜሶስኮፒክ ርዝመት ሚዛን ላይ የተፈተነ የሱፐርኮንዳክቲንግ የቅርበት ውጤት። ፊዝ. ሬቭ. ሌት. 77፣ 3025–3028 (1996)።
አኑዚያታ፣ ጂ. እና ማንስኬ፣ ዲ. ከሴንትሮሲሜትሪክ ሱፐርኮንዳክተሮች ጋር ያለው የቅርበት ውጤት። ፊዝ. ሬቭ. ቢ 86፣ 17514 (2012)።
Qu፣ FM እና ሌሎችም። በPb-Bi2Te3 ድብልቅ መዋቅሮች ውስጥ ጠንካራ የሱፐርኮንዳክቲንግ የቅርበት ውጤት። ሳይንስ። ሪፕ. 2, 339 (2012)።
ቻፒን፣ ዲኤም፣ ፉለር፣ ሲኤስ እና ፒርሰን፣ ጂኤል የፀሐይ ጨረርን ወደ ኤሌክትሪክ ኃይል ለመቀየር የሚያስችል አዲስ የሲሊኮን pn መጋጠሚያ ፎቶሴል። ጄ. አፕ. ፊዝ. 25፣ 676–677 (1954)።
ቶሚሞቶ፣ ኬ. በZn- ወይም Ni-doped YBa2Cu3O6.9 ነጠላ ክሪስታሎች ውስጥ ባለው ሱፐርኮንዳክቲቭ ኮሄረንስ ርዝመት ላይ የንጽህና ውጤቶች። Phys. Rev. B 60፣ 114–117 (1999)።
አንዶ፣ ዋይ እና ሴጋዋ፣ ኬ. በተለያዩ የዶፒንግ ዓይነቶች ውስጥ የሚገኙ ያልተነጠፈ YBa2Cu3Oy ነጠላ ክሪስታሎች ማግኔቶሬስቲስታንስ፡- በተዛማጅነት ርዝመት ላይ ያልተለመደ ቀዳዳ-ዶፒንግ ጥገኛ። ፊዝ. ሬቭ. ሌት. 88፣ 167005 (2002)።
ኦበርቴሊ፣ ኤስዲ እና ኩፐር፣ ጄአር ሲስተማቲክስ በከፍተኛ-ቲ፣ ኦክሳይዶች የሙቀት ኤሌክትሪክ ኃይል። ፊዝ. ሬቭ. ቢ 46፣ 14928–14931፣ (1992)።
ሱጋይ፣ ኤስ. እና ሌሎችም። በፒ-አይነት ከፍተኛ-ቲሲ ሱፐርኮንዳክተሮች ውስጥ የተዋሃደ ጫፍ እና የLO ፎኖን ሁነታ ተሸካሚ-ጥግጋት-ጥገኛ የሞመንተም ለውጥ። Phys. Rev. B 68፣ 184504 (2003)።
ኖጂማ፣ ቲ. እና ሌሎችም። የኤሌክትሮኬሚካል ቴክኒክን በመጠቀም በYBa2Cu3Oy ቀጭን ፊልሞች ውስጥ የቀዳዳ ቅነሳ እና የኤሌክትሮን ክምችት፡ የn-አይነት ሜታሊካል ሁኔታ ማስረጃ። Phys. Rev. B 84, 020502 (2011)።
ቱንግ፣ አርቲ የሾትኪ መከላከያ ቁመት ፊዚክስ እና ኬሚስትሪ። አፕሊኬሽን። ፊዚክስ። ሌት. 1፣ 011304 (2014)።
ሳይ-ሃላስ፣ ጂኤ፣ ቺ፣ ሲሲ፣ ዴነንስታይን፣ ኤ. እና ላንግበርግ፣ ዲኤን በሱፐርኮንዳክቲንግ ፊልሞች ውስጥ የዳይናሚክ ውጫዊ ጥንድ ብሬኪንግ ውጤቶች። ፊዝ. ሬቭ. ሌት. 33፣ 215–219 (1974)።
ኒዬቫ፣ ጂ. እና ሌሎችም። የሱፐርኮንዳክቲቭነት ፎቶግራፋዊ ማሻሻያ። አፕል. ፊዝ. ሌት. 60፣ 2159–2161 (1992)።
ኩዲኖቭ፣ VI እና ሌሎችም። በYBa2Cu3O6+x ፊልሞች ውስጥ የማያቋርጥ የፎቶኮንዳክቲቭነት ወደ ሜታሊካል እና ሱፐርኮንዳክቲንግ ፎረሞች የፎቶዶፒንግ ዘዴ። Phys. Rev. B 14, 9017–9028 (1993)።
ማንኮውስኪ፣ አር. እና ሌሎችም። በYBa2Cu3O6.5 ውስጥ ለተሻሻለ ሱፐርኮንዳክቲቭነት መሰረት ሆኖ መስመራዊ ያልሆነ የላቲስ ዳይናሚክስ። ኔቸር 516፣ 71–74 (2014)።
ፋውስቲ፣ ዲ. እና ሌሎችም። በብርሃን የሚመጣ ሱፐርኮንዳክቲቭነት በክር በተደረደረ ኩፓሬት። ሳይንስ 331፣ 189–191 (2011)።
ኤል-አዳዊ፣ ኤምኬ እና አል-ኑአይም፣ አይኤ የVOC የሙቀት መጠን ተግባራዊ ጥገኛ ከውጤታማነቱ ጋር በተያያዘ ለፀሐይ ሴል አዲስ አቀራረብ። የጨው ማስወገጃ 209፣ 91–96 (2007)።
ቨርነን፣ ኤስኤም እና አንደርሰን፣ ዋሽንግተን በሾትኪ-ባሪየር ሲሊኮን የፀሐይ ሴሎች ውስጥ የሙቀት ተፅእኖዎች። አፕል. ፊዝ. ሌት. 26, 707 (1975)።
ካትዝ፣ ኢኤ፣ ፋይማን፣ ዲ. እና ቱላድሃር፣ ኤስኤም በኦፕሬቲንግ ሁኔታዎች ውስጥ የፖሊመር-ፉለሪን የፀሐይ ሴሎች የፎቶቮልታይክ መሣሪያ መለኪያዎች የሙቀት መጠን ጥገኛ። ጄ. አፕል. ፊዝ. 90፣ 5343–5350 (2002)።
ይህ ሥራ የተደገፈው በቻይና ብሔራዊ የተፈጥሮ ሳይንስ ፋውንዴሽን (የገንዘብ ድጋፍ ቁጥር 60571063)፣ በቻይና የሄናን ግዛት መሰረታዊ የምርምር ፕሮጀክቶች (የገንዘብ ድጋፍ ቁጥር 122300410231) ነው።
FY የወረቀቱን ጽሑፍ የጻፈው MYH ሲሆን የYBCO የሴራሚክ ናሙና አዘጋጅቷል። FY እና MYH ሙከራውን አከናውነው ውጤቶቹን ተንትነዋል። FGC ፕሮጀክቱን እና የመረጃውን ሳይንሳዊ ትርጓሜ መርተዋል። ሁሉም ደራሲዎች የእጅ ጽሑፉን ገምግመዋል።
ይህ ሥራ በCreative Commons Attribution 4.0 International License መሠረት ፈቃድ ተሰጥቶታል። በዚህ ጽሑፍ ውስጥ ያሉት ምስሎች ወይም ሌላ የሶስተኛ ወገን ቁሳቁስ በጽሑፉ የCreative Commons ፈቃድ ውስጥ ተካትተዋል፣ በክሬዲት መስመሩ ውስጥ ሌላ ካልተገለጸ በስተቀር፤ ጽሑፉ በCreative Commons ፈቃድ ውስጥ ካልተካተተ፣ ተጠቃሚዎች ጽሑፉን እንደገና ለማባዛት ከፈቃድ ባለቤቱ ፈቃድ ማግኘት አለባቸው። የዚህን ፈቃድ ቅጂ ለማየት http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ ን ይጎብኙ።
ያንግ፣ ኤፍ.፣ ሃን፣ ኤም. እና ቻንግ፣ ኤፍ. በሱፐርኮንዳክቲቭ YBa2Cu3O6.96 ሴራሚክስ ውስጥ የፎቶቮልታይክ ተጽእኖ አመጣጥ። ሳይንሳዊ ሪፕ 5፣ 11504 (2015)። https://doi.org/10.1038/srep11504
አስተያየት በማስገባት ውሎቻችንን እና የማህበረሰብ መመሪያዎቻችንን ለማክበር ተስማምተዋል። አንድ ነገር አላግባብ የሚጠቀም ወይም ከውሎቻችን ወይም መመሪያዎቻችን ጋር የማይጣጣም ከሆነ እባክዎን ተገቢ እንዳልሆነ ምልክት ያድርጉበት።
የፖስታ ሰዓት፡- ኤፕሪል-22-2020