هدف از این پایان نامه طراحی و رشد سلول خورشیدی با ساختار ‏‎pn‎‏ از جنس نیمه هادی گالیم آرسناید به روش باریکه مولکولی ‏‎(mbe)‎‏ می باشد. اساس تولید انرژی الکتریکی در سلولهای خورشیدی پدیده فتوولتائیک است که طی آن در یک دیود ‏‎pn‎‏ برای تبدیل نور به انرژی الکتریکی نیاز است تا الکترونها و حفره های تولید شده توسط نور از یکدیگر جدا شوند و هرکدام به یکی از اتصالهای خارجی هدایت شود. برای تحقیق این امر به یک میدان الکتریکی داخلی نیاز است که در نیمه هادی تولید شود و این نیز با استفاده از پیوند دیودی امکان پذیر است. در این پایان نامه سعی بر اینست که اصول اساسی سلولهای خورشیدی ‏‎iii-v‎‏ مرور شود و به این منظور به بررسی اثر تابش نور بر نیمه هادی و پیوند دیودی و نیز روابط و پارامترهای مهم در سلولهای خورشیدی دیودی پرداخته شود. رشد لایه های گالیم آرسناید به روش ‏‎mbe‎‏ استفاده شده است. در این روش که تحت خلا بسیار بالای 7-10 تور می باشد. باریکه های مولکولی عناصر گالیم آرسناید و ناخالصی نوع ‏‎n‎‏ سلیسیم بر روی سطح زیر لایه داغ بلور گالیم آرسناید با جهت بلوری (001) نشانده شده است. طی این آزمایشها سه لایه به نامهای ‏‎l122np2 (پیوند ‏‎pn‎‏ ) ‏‎l120pd31‎‏ (پیوند ‏‎pn‎‏ ) و 0‏‎l120pd3‎ رشد داده شد.در لایه اول ضخامت لایه رشد داده شده ‏‎(n)‎‏ 2 میکرومتر و میزان غلظت الکترونها 16 10 بر سانتی متر مکعب می باشد و با اندازه گیریهایی که با تابش نور توسط یک چراغ آزمایشگاهی با توان فوتونهای تابش شده ‏‎14,6412 mw/cm2‎‏ صورت گرفت و با توجه به مساحت قطعه (60،6 سانتی متر مربع) بازده 86/13 درصدی بدست آمد و برای مورد دوم ضخامت لایه رشد شده 25/0 میکرومتر و میزان غلظت الکترونهای لایه ‏‎n‎‏ 17 10 5،7 بر سنتی متر مکعب می باشد و با توجه به مساحت (60، 0 سانتی متر مربع) بازده 3/21 درصدی بدست آمد. اما قطعه سوم یک پیوند ‏‎pin‎‏ می باشد که در ابتدا یک لایه ‏‎n‎‏ با ضخامت 9/0 میکرومتر با غلظت تقریبا 16 10 *3، 0 بر سانتی متر مکعب بر روی لایه ‏‎p‎‏ رشد داده شد و سپس یک لایه ‏‎n‎‏ دیگر البته با غلظت به مراتب خیلی بیشتر از لایه ‏‎n‎‏ اولی (17 10 5، 6 ) ‏‎n‎‏ و با ضخامت 1. 0 میکرومتر بر روی لایه ‏‎n‎‏ اولی رشد داده شد و با توجه به مساحت قطعه (1. 0 سانتی متر مربع) بازده 2/18 درصدی بدست آمد. در ادامه همین اندازه گیریها اندازه گیریهای منحنی ‏‎i-v, c-v‎‏ و منحنی های غلظت برحسب ناخالصی برای هر قطعه بدست آمدند و برای لایه ‏‎l120 pd31‎‏ نتیجه اندازه گیری اثر هال بدست آورده شد که قابلیت تحرک الکترونهای این لایه ‏‎3848,7 cm2/v.s‎‏ حاصل گردید.

در پیوند ناهمگون ‏‎algaas/gaas‎‏ ، بدلیل متفاوت بودن مواد تشکیل دهنده پیوند ، در مرز پیوند رفتاری کاملا متفاوت ، نسبت به ساختار همگون بوجود می آید. در مرز پیوند بدلیل عدم تقارن در رشد جانبی در جهات مختلف کریستالی ، نوسانات مرزی در حد یک لایه اتمی بوجود می آید. بدلیل وجود تفاوت در گاف انرژی ‏‎algaas‎‏ و‏‎gaas‎‏، در مرز پیوند و در ناحیه ‏‎gaas‎‏ چاه پتانسیل مثلثی شکل بسیار نازک به ضخامت حدودا ‏‎20a‎‏، تشکیل می گردد. بطور تقریبی تمامی حاملهای الکتریکی، در کانال مثلثی شکل جمع شده و عمل هدایت را در این کانال انجام می دهند. به این ناحیه، گاز الکترون دو بعدی (‏‎2deg‎‏) گفته می شود. در دمای پایین ، اثر ناخالصی های ذاتی و ناخالصیهای یونیزه شده بسیار چشمگیر می باشد. جهت کاهش این اثر می توان از لایه واسط ‏‎algaas‎‏ غیرتغلیظ شده، بین ‏‎gaas‎‏ و ‏‎n(p)-algaas‎‏ استفاده کرد. در دمای بالا(دمای اتاق)، اثر فونونهای اپتیکی حائز اهمیت می باشد. برای کاهش این اثر می توان از خاصیت شبکه های تحت کرنش بهره برد. با ایجاد کرنش انقباظی در شبکه می توان ثابت شبکه را کاهش داده و در نهایت موبیلیته را افزایش داد. براین اساس ساختار پیشنهادی جهت رسیدن به چنین هدفی می باشد.