量子點太陽能電池

1、 概述 量子點太陽能電池的物理機理 總結(jié)一一 概述概述 量子點太陽電池不僅是第三代太陽電池，也是目前最尖端、最新的太陽電池之一，這是因為這種電池是在使用半導(dǎo)體體材料的普通太陽電池之中，引入了納米技術(shù)與量子力學(xué)理論，預(yù)期可以實現(xiàn)令人嘆為觀止的性能。 量子點是準零維納米材料，量子點一般是指大小約為10 nm 的結(jié)晶體，并可以在這一微小的空間中限制電子。 量子點的優(yōu)點1吸光范圍可以通過調(diào)節(jié)顆粒的組分和尺寸來獲得，并且可以從可見光到紅外光。2化學(xué)穩(wěn)定性好3合成過程簡單，是低成本的吸光材料4具有高消光系數(shù)和本征偶極矩。5相對于體相半導(dǎo)體材料，采用量子點可以更容易實現(xiàn)電子給體和受體材料的能級匹配。 更重要

2、的是，量子點可以吸收高能光子并且一個光子可以產(chǎn)生多個電子一空穴對(多激子效應(yīng))。 理論上預(yù)測的量子點電池效率可以達到44。因此，量子點太陽能電池常常被稱作第3代太陽能電池，具有巨大的發(fā)展前景。二二 量子點太陽能電池的物理機理量子點太陽能電池的物理機理 半導(dǎo)體量子點太陽能電池通過以下兩個效應(yīng)可以大大增加光電轉(zhuǎn)換效率：1. 來自具有充足能量的單光子激發(fā)產(chǎn)生多激子；2.在帶隙里形成中間帶，可以有多個帶隙起作用，來產(chǎn)生電子空穴對。量子點中間帶太陽能電池的機理量子點中間帶太陽能電池的機理 中間帶太陽電池能夠捕獲和吸收低于帶隙能量的光子，使太陽電池可以在沒有電壓降低的情況下提高光電流。 在中間帶太陽能電池

3、需要解決的問題中，最關(guān)鍵的是解決光的有效吸收問題。 為了使光子有最大能量輸出的同時使載流子的熱損失最小，具有一定能量的光子應(yīng)首先被相應(yīng)的最寬的能隙吸收，同時要求價帶到導(dǎo)帶的吸收系數(shù)比價帶到中間帶的吸收系數(shù)大，價帶到中間帶的吸收系數(shù)比中間帶到導(dǎo)帶的吸收系數(shù)大。 其次是要求中間帶必須是半滿的，且應(yīng)有足夠的電子空穴對濃度，能夠滿足電子從價帶到中間帶的躍遷和中間帶到導(dǎo)帶躍遷的要求。 所謂的中間帶材料是在傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料的價帶和導(dǎo)帶之間存在一個中間帶。三三 總結(jié)與展望總結(jié)與展望 在量子點太陽電池領(lǐng)域里，有關(guān)效率提高的實驗證明：可以通過應(yīng)用納米材料技術(shù)突破效率限制。 量子點的量子效應(yīng)大大提高了俄歇過程，有效的改進了形成電子空穴對的動力學(xué)弛豫，同時也提高了多激子產(chǎn)生的效率，因此可以達到提高光電流的目的。 盡管部分效應(yīng)已經(jīng)被證實但是要在沒有電壓下降的情況下提高光電流的目標還是沒有很好的達到，這可能是由于量子點提供弱的光吸收的影響。 于是下一步的目標是通過同時增加量子點層的數(shù)量和研究新的多層器件設(shè)計來增加量子點的吸收截面。