Eficiencia de celdas solares y multiplicación de portadores en aleaciones Si1−xGex

Los compuestos cristalinos de Si1−xGex ofrecen la posibilidad de ajustar la estructura de la banda de energía electrónica con la composición química de la aleación para adaptar el material a dispositivos que utilizan la energía de los fotones solares de manera óptima. Nos concentramos en la mejora de la eficiencia debido a la multiplicación de portadores por ionización por impacto. Calculamos la eficiencia cuántica interna y la posible eficiencia de celdas solares para este sistema de material. El número de portadores de carga generados por impacto se obtiene mediante una simulación de los procesos de dispersión de portador-portador y portador-fotón que compiten. Estos cálculos muestran que la dependencia del vector de onda de los procesos de dispersión es poco importante para un buen acuerdo entre las eficiencias cuánticas teóricas y experimentales en Si y Ge. Finalmente, calculamos las eficiencias de celdas solares bajo la suposición ideal de eficiencia de colección uniforme y recombinación radiativa únicamente. La ionización por impacto mejora la eficiencia de conversión teórica en 0.5 puntos porcentuales; esta mejora se ve restringida por la alta probabilidad de emisión de fonones de portadores calientes.