光电信息材料

1、光电信息材料半导体的吸收机制（本征吸收、杂质吸收、激子吸收）：本征吸收：电子吸收光子的能量从价带跃迁到导带的过程。分为直接跃迁吸收 和价带跃迁吸收。条件：hvE准动量守恒。其中，直接跃迁：湫、-以=0；间接跃迁:5hkhk =光子动量杂质吸收：束缚在杂质能级上的电子吸收光子跃迁到导带（或空穴吸收光子跃 迁到价带）。这样的光吸收称为杂质吸收。激子吸收：价带中的电子吸收小于禁带宽度的光子能量也能离开价带，但因能 量不足还不能跃迁到导带成为自由电子，仍然受到空穴的库仑场作用。受激电子 与空穴互相束缚而结合在一起形成一个称为激子的系统。这样的光吸收即激子吸 收。光伏效应PN结的光生伏特效应用适当波长的

2、光照射没有外加偏压的非均匀半导体（PN结），由于内建场的存 在，PN结两边的光生少数载流子受该场的作用，各自向相反方向运动：P区电 子穿过PN结进入N区，N区空穴穿过PN结进入P区，导致P端电势升高，N 端电势降低，于是在PN结两端形成了光生电动势，即PN结的光生伏特效应。量孚孜率袂；博：!）外量子效率：顶DESmH!）内量子效率光伏参数!）开路电压*广七=统2冬+ 1q s压即开路电压；在PN结开路情况下（R=oo），两端的电! !）短路电流心：光照下，将PN结短路（V=0）,所得的电流即短路电流;! ! !）转换效率：=生、100%；! ! ! !）填充因子 FF： FF = Acoc影响

3、光伏特性的因素度电部宽联内带串3 .体硅电池a.能带图 无光照，有光照,PEf,有|建电场，即背电场，d.效率损失机制!）热化损失，tivEa! !）反射损失；! ! !）俄歇复合损失；! ! ! !）光子能量小于带隙，不能被吸收；!）半导体与金属的功函数差损失4.硅薄膜电池1）硅薄膜电池种类长程无序，短程有序的无规则网络结构，且充斥大量缺陷。无序化、 亚稳性相放在非晶机制中的小结晶晶粒以及它们的界面构成的复合相结 构。吸收系数比单晶硅高，电导率比非晶硅高。c.pc Si薄膜：由尺寸和取向不同的Si晶粒堆积而成，晶化率大于90%onc51薄膜：由尺寸36nm的小晶粒和大量非晶界面组成。晶粒和界

4、面各占 50%。2） q Si:H的能带结构，光吸收谱电导率aSi.H的能带结构:5 ,诫31 .扩展态电导带尾态跳跃电导费米能级附近的近程跳跃电导极低温度的变程跳跃电导aSr.R薄膜的的光吸收a/cm-1A本征吸收区W1.8eV从价带到导带的跃迁a1 ONeill1带尾吸收区1.4eVv 和 vl.8eV从价带到导带带尾从价带带尾到导带101a103cm1C：次带尾吸收区从价带到带隙态11 ：从带隙态到导带a 芝 iomT3）Cd薄膜直接带隙，弓= 1.5eV,最接近最值带隙，适合做电池。4）CuIiiGr/Se,薄膜fCuhiSe 有带隙弓=1.02 eVCuGaSe也有带隙氏= 1.69

5、eV故而将Ga取代In可以调节带隙5）q Si:H硅薄膜电池的S-W效应（光致衰退效应）非晶硅薄膜的电导率随光照时间延长而减小，（150C下退火）退火后乂可以恢 复，再进行光照还可以下降，这就是S-W效应。6）硅薄膜电池的结构P-i-N结构AZO:掺Al的氧化InTCO （透明导电氧化物）种类:BZO .掺B的氧化In /TO:掺 In 的 Se()i：是本征层，因为1层缺陷少，所以充当本征层；充当光吸收层，PN结提供自建场，整个电场都穿过1层，都处于自建场中，只要一产生就会分离。5 .多结叠层太阳电池的特点r特点：解决低能光子不被菠收，高能光子热化损失，拓展了对太阳光谱的吸收范隧穿结加的是正

6、偏压，隧道击穿重掺杂条件：有相同的位占据态；势垒宽度足够窄6.量子阱电池的结构（逃逸）a .光生载流子如何形成光生电流（可能有问题）？通过改变势阱宽度、势垒高度及厚度达到扩展太阳光谱能量的吸收范围的目的。量子阱：势垒区厚难发生隧穿逃逸；超晶格：势垒区薄发生隧穿聚合物太阳电池和材料敏化太阳电池的工作原理 a.聚合物太阳电池工作原理S 崇分物太阳能电池的I：作原理具体过程为：在光照下，给体和受体分子被激发至各自的激发态，即电子从最高占有分子轨 道（HOMO）被激发到最低未占有分子轨道（LUMO）,从而产生了电子一一空穴对（激子）。 然后，给体中的光生电子快速地转移至受体，同时受体中的光生空穴快速地

7、转移至给体。这 个转移过程在几个皮秒内完成，从而有效地阻止了光激发元的发光复合，导致了高效的电荷 分离。这样，在外场作用卜，电子和空穴分别向阳极和阴极迁移，运动形成了光电流。b.材料敏化太阳电池工作原理在光照条件下，从染料中激发的电子注入到宽带隙的的11-T1O.导带中；电子从n TiO.ii移到TCO电极上；_ r电子再从TCO传输到外电路的负载而作功；氧化的染料分子再氧化电解质中的离子，I离子因氧化反应而失去电子而变为C离子；C离子扩散到Pt电极上，与外电路的电子发生还原反应，重新生成离子。中间带太阳电池和多激子太阳电池的定义中间带太阳电池通过在半导体的禁带中引入一个能态密度小的窄能带，使得在保持开路电压不变 的情况下，增加亚带