ترابرد الکترونی نانوساختار نقاط کوانتومی لانتانیوم وانادیوم اکساید برای سلول‌های خورشیدی

یکی از اهداف استفاده از نقاط کوآنتومی در سلول‌های خورشیدی، افزایش ضریب کارایی آنها از طریق گسترش بیناب جذب نور در آنها است. با این حال در این بهینه‌سازی تاثیر این نقاط بر ترابرد الکترونی در آنها باید به‌دقت بررسی گردد. در این پژوهش از نقاط کوآنتومی لانتانیوم وانادیوم اکساید استفاده شد که شکاف نوار انرژی آن مطابق منحنی محدودیت شاکلی-کویسر در مقدار بهینه برای تبدیل انرژی خورشید به انرژی الکتریکی است. با رهیافت تابع گرین، ترابرد الکترون از میان نقاط کوآنتومی لانتانیوم وانادیوم اکساید به‌عنوان قطعه مرکزی که به دو هادی فلزی متصل است، محاسبه شد. این ماده جزء مواد همبسته قوی است و نوعی عایق مات محسوب می‌شود از این منظر برای توصیف این سامانه از الگوی هابارد در نمایش کوآنتش دوم استفاده شد و با استفاده از روش معادله‌ حرکت و همچنین معادله‌ دایسون، تابع گرین به‌دست آمده است. احتمال عبور الکترون در دو و چهار نقطه‌ کوآنتومی از این ماده محاسبه گردید. همچنین این پژوهش نشان داد که با افزایش میزان برهم‌کنش الکترون-الکترون، ترابرد الکترونی کاهش می‌یابد. برای ماده‌ مورد مطالعه، مقدار بهینه‌ کمیت هابارد که به‌ازای آن ترابرد الکترونی و بازده‌ سامانه بیشینه‌ مقدار خود را دارد، مشخص شد.

electron transport in nanostructure lanthanum vanadium oxide quantum dots for solar cells

the incorporation of quantum dots in solar cells primarily aims to enhance efficiency by broadening the light absorption spectrum. however, this optimization necessitates careful examination of how these dots influence electronic transport. in this research, we focused on lanthanum vanadium oxide (lvo) quantum dots, chosen for their energy band gap that aligns optimally with the shockley - queisser limit curve for solar - to - electrical energy conversion. the green’s function approach was employed to calculate electron transport through these quantum dots, positioned as the central component between two metal conductors. lanthanum vanadium oxide, classified as a strongly correlated material and a mott insulator, required the application of the hubbard model in second quantization representation for accurate system description. the green’s function was derived using both the equation of motion method and dyson’s equation. calculations encompassed electron transmission probabilities for configurations involving two and four quantum dots. furthermore, a key finding revealed an inverse relationship between electron - electron interaction strength and electronic transport efficiency. as interactions intensified, a decrease in electronic transport was observed. for the material under study, the optimal value of the hubbard quantity at which electronic transport and system efficiency have their maximum value was determined.