طراحی، شبیه‌سازی و ساخت یک نمونه آزمایشگاهی باتری نیمه‌‌هادی فوتو-بتاولتائیک

Abstract

روش‌های متعددی برای تبدیل انرژی ذرات واپاشی بتا به انرژی الکتریکی وجود دارد. تبدیل انرژی ذرات بتا به انرژی الکتریکی با استفاده از قطعات نیمه‌هادی، یکی از روش‌های مهم تبدیل انرژی واپاشی است که در باتری‌های رادیوایزوتوپی به‌کار برده می‌شود. در این تحقیق، یک باتری نیمه‌هادی فوتو-بتاولتائیک طراحی و ساخته شده است. این باتری ساخته شده، انرژی خورشیدی و انرژی پرتوهای بتا را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. فرآیند آلایش سیلیکون برای ساخت دیود p-i-n بررسی و انجام شده که شامل نفوذ آلاینده‌ها در دمای C°1000، آنالیز SEM، محاسبه میزان آلایش، محاسبه عمق نفوذ و بررسی مقاومت الکتریکی سطح سیلیکون آلاییده شده است. در حضور پرتوهای بتای گسیلی از چشمه 90Sr/90Y (μCi 58)، جریان بتاولتائیک اندازه‌گیری شده برابر با pA 50 گردید. باتری مورد استفاده در آزمایشگاه، با کد مونت‌کارلو MCNP5 شبیه‌سازی شد و جریان الکتریکی pA 2/45 به‌دست آمد. نتایج شبیه‌سازی و تجربی توافق بسیار خوبی دارند. همچنین این باتری ساخته شده به نور مرئی هم پاسخ می‌دهد و حساسیت آن قابل قیاس با سلول‌های نوری است.