新一代太陽電池的發(fā)展

新一代太陽電池的發(fā)展第1頁/共45頁主要內(nèi)容概述太陽電池基本原理關(guān)于光電轉(zhuǎn)換效率薄膜太陽電池簡介化合物多能帶疊層太陽電池全硅疊層太陽電池?zé)彷d流子太陽電池多電子-空穴對太陽電池光譜轉(zhuǎn)換技術(shù)結(jié)束語第2頁/共45頁概述三代太陽電池的概念和論述來自國際著名的太陽電池的研究專家MartinA.Green教授。上世紀(jì)七十年代初，MartinA.Green及其研究團隊在澳洲新南威爾士大學(xué)開始了晶體硅太陽電池的研究，此后一直到今天，新南威爾士大學(xué)研究團隊一直保持著單晶硅太陽電池最高轉(zhuǎn)換效率的世界紀(jì)錄（25%）。

MartinA.Green在研究中發(fā)現(xiàn)了晶體硅（第一代）電池的問題：雖然轉(zhuǎn)換效率可以達到很高，甚至接近單結(jié)電池極限，但是需要高質(zhì)量低缺陷的昂貴晶體材料和復(fù)雜耗時的工藝。鑒于此，新南威爾士團隊在八十年代后期開始對薄膜太陽電池（第二代）進行研究，九十年代，他們開發(fā)出在玻璃上沉積硅工藝，并由PacificSolar公司所驗證。第3頁/共45頁概述與第一代太陽電池相比，第二代電池的好處是采用薄膜技術(shù)，降低了高純半導(dǎo)體材料消耗、減少材料制備過程的有毒物質(zhì)和降低了制造成本，存在問題是轉(zhuǎn)換效率和性能穩(wěn)定性的降低。第三代光伏技術(shù)旨在利用類似第二代的薄膜技術(shù)制備高效太陽電池，目標(biāo)是實現(xiàn)生產(chǎn)成本低于0.5美元每瓦，甚至低于0.2美元每瓦，同時在生產(chǎn)過程中盡量使用無毒物質(zhì)。目前他們主要在全硅疊層電池和熱載流子電池方面進行研究。第4頁/共45頁概述第三代光伏技術(shù)的核心理念是高效、長壽與低價。第三代光伏技術(shù)包括：-疊層太陽電池；-熱載流子電池；-多電子空穴對電池；-雜質(zhì)能級以及多能帶太陽電池；-熱光伏電池和；-運用新材料等制備的電池，如染料敏化電池、有機太陽電池及新概念太陽電池等。其中大部分的電池還處于實驗室試驗階段甚至理論階段，如多能帶太陽電池。但是具有沖擊低價、高效這一目標(biāo)的潛力。第5頁/共45頁概述在晶體硅電池迅猛發(fā)展的今天，也有學(xué)者對MartinA.Green三代電池的說法提出了異議，討論的核心在于薄膜電池能否取代第一代電池。按照MartinA.Green當(dāng)初的設(shè)想，薄膜太陽電池將在2020年后成為市場的主流，2020后第三代太陽電池將迅速發(fā)展。有學(xué)者也稱第三代光伏技術(shù)為新一代光伏技術(shù)，或者未來一代光伏技術(shù)。無論命名如何，學(xué)術(shù)界一直以來對這一領(lǐng)域都保持了巨大的熱情和興趣，特別是憑借迅猛發(fā)展的納米技術(shù)和材料技術(shù)，人們有機會挑戰(zhàn)Shockley-Queisser極限效率。第6頁/共45頁概述晶體管之父WilliamBradfordShockley或許沒有想到，他關(guān)于半導(dǎo)體的工作不僅引發(fā)了一次產(chǎn)業(yè)革命，在數(shù)十年后又為另外一個龐大行業(yè)提供了研究的基礎(chǔ)。1961年，他與Queisser通過理論計算發(fā)現(xiàn)，光電轉(zhuǎn)換效率的極限與材料的帶隙有關(guān)，具有最高理論轉(zhuǎn)換效率的材料是GaAs，其極限效率接近32%，而Si的極限效率要低一些(28%)。雖然Shockley預(yù)言了半導(dǎo)體太陽電池的極限效率，但是他的結(jié)果僅適用了單個p-n結(jié)的器件，隨著技術(shù)進步，采用新材料、具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的新型光伏器件已經(jīng)出現(xiàn)。對于多個p-n結(jié)結(jié)構(gòu)的多結(jié)疊層電池和采用納米技術(shù)制備的新材料和新結(jié)構(gòu)的電池而言，它們不受Shockley極限的限制，以至可獲得超過40%甚至50%的效率。第7頁/共45頁WilliamBradfordShockley

(February13,1910–August12,1989)W.ShockleyandH.J.Queisser,J.Appl.Phys.,32(1961)510第8頁/共45頁太陽電池基本原理光電效應(yīng)(photoelectriceffect)現(xiàn)象最早在1887年由HeinrichHertz在從事電磁波實驗時發(fā)現(xiàn)的，即金屬表面在光的照射下發(fā)射電子。光電效應(yīng)是指金屬表面在光的照射下能發(fā)射電子，即光電子。但金屬的功函數(shù)大部分在3－5eV之間，因此只有能量是紫外線以上的光子才能被吸收來產(chǎn)生光電流(photocurrent)，而太陽光中紫外線以上的輻射只占很小的一部分（

6－7%)。愛因斯坦從普朗克的能量子假設(shè)出發(fā)，提出光子(photon)的概念。光子的能量ε=hν（普朗克常數(shù)h=6.626x10-34Js，光子頻率ν）。當(dāng)光照射在金屬表面上，金屬表面的一個自由電子從入射光中吸收一個光子后，就會得到能量hν，如果hν大于電子從金屬表面逸出時所需的逸出功A，這個電子就可從金屬表面逸出，逸出的電子可被稱為光電子。第9頁/共45頁愛因斯坦提出光電效應(yīng)方程:hν=1/2(mvm2)+A

第10頁/共45頁太陽電池基本原理光伏效應(yīng)(photovoltaiceffect)是指半導(dǎo)體表面在光的照射下，光子的能量被吸收，讓電子從價帶躍遷到導(dǎo)帶。一般的半導(dǎo)體的能隙寬度為1-2eV，其可吸收可見光到紅外線。另外，在半導(dǎo)體中可以傳導(dǎo)的除了帶負電的電子外，還有帶正電的空穴，這種雙極性的導(dǎo)電機制是金屬所不具有的。光電化學(xué)效應(yīng)(photoelectrochemicaleffect)也可通過光照產(chǎn)生電壓，一般會涉及到電介質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)。染料敏化太陽電池(dye–sensitizedsolarcell：DSC）就是以此效應(yīng)為基礎(chǔ)的。第11頁/共45頁太陽電池基本原理太陽電池作為光電轉(zhuǎn)換器件必須具備的條件：1.入射光子能夠被吸收產(chǎn)生電子－空穴對2.電子－空穴對在復(fù)合前被分離3.分開的電子與空穴能夠傳輸?shù)截撦d第12頁/共45頁太陽電池基本原理目前占太陽電池的主流地位的是晶體Si太陽電池。實現(xiàn)太陽光到電流轉(zhuǎn)換的核心結(jié)構(gòu)是晶體Si的p-n結(jié)。在光照下條件下，由于內(nèi)建（built-in）電場的作用，在p-n結(jié)附近產(chǎn)生的電子-空穴對被分離，電子向n-Si區(qū)漂移，空穴向p-Si區(qū)漂移，從而產(chǎn)生從n-Si區(qū)到p-Si區(qū)的漂移電流，即所謂的光電流。對于具有n＋/p結(jié)構(gòu)的晶體硅太陽電池而言，產(chǎn)生的光電流方向是從n-Si區(qū)到p-Si區(qū)，這正好與一般p-n結(jié)二極管的正向電流相反。在太陽電池中p-n結(jié)的空間電荷區(qū)的內(nèi)建電場的作用就是使入射光子產(chǎn)生的電子-空穴對在復(fù)合（recombination）之前被分離，并形成光電流通過金屬電極（metalcontact）給負載供電。在光照條件下，如果將太陽電池正負級直接連接，即短路，即可都到短路電流（short-circuitcurrent）即光電流；如將太陽電池兩端不連接任何負載，即開路，即可測得開路電壓（open-circuitvoltage）。開路電壓也被稱為光電壓（photovoltage），這也是光伏（photovoltaics）一詞的由來。第13頁/共45頁太陽電池基本原理太陽電池的核心結(jié)構(gòu)是p-n結(jié)，而p-n結(jié)中的空間電荷區(qū)由施主正離子和受主負離子形成的內(nèi)建電場是實現(xiàn)電子－空穴分離的最重要的物理條件。綜上所述，在太陽光照射下，以光伏效應(yīng)為基礎(chǔ)的太陽電池的光電流主要來自以下三個部分：

1.空間電荷區(qū)的電子和空穴在內(nèi)建電場作用下形成的漂移電流；

2.n-Si區(qū)的少數(shù)載流子－空穴所形成的擴散電流；

3.p-Si區(qū)的少數(shù)載流子－電子所形成的擴散電流。第14頁/共45頁太陽電池基本原理相對與二極管，太陽電池在光照情況下產(chǎn)生的光電流IL為負值，即I=Is(eV/VT–1)–IL

如無光照IL＝0，太陽電池就是一個普通的二極管當(dāng)太陽電池短路，即V=0，則I＝–IL=Isc

，即光電流就等于短路電流。當(dāng)太陽電池開路，即I＝0，則開路電壓為：VOC=VTln(IL/Is

＝1)相對于二極管的電流－電壓關(guān)系曲線，太陽電池的電流－電壓關(guān)系曲線向下移動IL距離，即從第一象限移動到第四象限。但為了簡單起見和方便分析，一般將這電流－電壓曲線以y軸（電壓）為對稱軸旋轉(zhuǎn)180度放到第一象限。第15頁/共45頁太陽電池電流-電壓特性曲線第16頁/共45頁太陽電池基本原理太陽電池的輸出功率就是電流和電壓的乘積：P=IV=IsV(eV/VT–1)–ILV對于確定的太陽輻射，在太陽電池的電流－電壓特性曲線上存在一個最大功率點。為了求出最大功率點所對應(yīng)的最大工作電壓和最大工作電流值，可對上式進行數(shù)學(xué)處理，即通過dP/dV=0即可得出最大工作電壓：Vmax=VT

In(（IL＋1/（Imax/VT＝1）)，由此導(dǎo)出最大工作電流：

Imax＝IsVmax

eVmax/VT/VT而太陽電池的最大功率即Pmax＝Vmax

Imax第17頁/共45頁關(guān)于光電轉(zhuǎn)換效率卡諾循環(huán)-太陽電池的熱力學(xué)效率極限太陽輻射可以近似為溫度為6000K（太陽光球的溫度）的黑體輻射（黑體即為完美的吸收體和發(fā)射體）。Planck采用公式描述了黑體輻射的能量分布。在Shockley和Queisser的研究中，認為太陽電池也是黑體模型，溫度采用地表溫度300K。則溫度為6000K（Tsource）和300K（Tsink）的兩個熱庫之間的能量轉(zhuǎn)換效率受卡諾循環(huán)限制（1-Tsource/Tsink）為95%。第18頁/共45頁第19頁/共45頁關(guān)于光電轉(zhuǎn)換效率這個數(shù)值沒有考慮電池的光子發(fā)射損失，因為模型假設(shè)這些損失能量又回到了太陽，使太陽保持自身的溫度。修正模型考慮了光子發(fā)射損失，并假設(shè)過程是可逆的，滿足卡諾循環(huán)的條件，由此得到的轉(zhuǎn)換效率是93.3%，這個數(shù)值是實際太陽電池的效率極限。UNSW研究中心對轉(zhuǎn)換效率為93.3%的器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及發(fā)展前途作了全面研究。指出達到這一極限效率的電池器件是有可能實現(xiàn)的，其結(jié)構(gòu)為在無限層Tandem太陽電池中采用一系列光循環(huán)裝置達到通道帶阻輻射。否則，太陽光轉(zhuǎn)換為有用功（包括電能）的熱力學(xué)極限效率計算結(jié)果為86.8%，與無限層Tandem電池的理論效率相同。另一個研究結(jié)果是，理論上Tandem電池不是獲得86.8%轉(zhuǎn)換效率的唯一途徑。其它一些模型，例如熱載流子和能量級聯(lián)電池的極限效率也是這一數(shù)值。第20頁/共45頁關(guān)于光電轉(zhuǎn)換效率標(biāo)準(zhǔn)太陽電池的效率損失標(biāo)準(zhǔn)單結(jié)太陽電池能量損失來自如圖1所示的幾種過程第21頁/共45頁圖1標(biāo)準(zhǔn)太陽電池能量損失過程。(1)晶格熱振動損失；(2)、(3)p-n結(jié)和接觸電壓損失；(4)復(fù)合損失。第22頁/共45頁圖2.標(biāo)準(zhǔn)太陽電池的結(jié)構(gòu)第23頁/共45頁關(guān)于光電轉(zhuǎn)換效率主要損失是過程（1）：光激發(fā)電子-空穴對迅速失去多于禁帶寬度的多余能量。能量較低的紅光光子與能量較高的藍光光子在激發(fā)電子-空穴對產(chǎn)生輸出時是等效的。僅這一項損失就使標(biāo)準(zhǔn)電池的轉(zhuǎn)換效率局限至44%左右。另一個重要損失是過程（4）：光激發(fā)電子-空穴對的復(fù)合。采用光生載流子壽命長的材料，亦即材料缺陷更少以消除載流子復(fù)合通道，可以將復(fù)合損失降至最低。此時，載流子壽命取決于電池內(nèi)部的輻射復(fù)合，即光激發(fā)過程的逆過程。光吸收和發(fā)射過程的對稱性可用于太陽電池性能的理論極限的推導(dǎo)。推導(dǎo)引用了“黑體輻射”理論，這一理論為量子力學(xué)的誕生奠定了基礎(chǔ)。在一個太陽下，假設(shè)帶隙寬度1.3eV，理想標(biāo)準(zhǔn)電池的轉(zhuǎn)換效率極限計算結(jié)果為31.0%。W.Shockley,H.J.Queisser,J.Appl.Phys.32(1961)510第24頁/共45頁關(guān)于光電轉(zhuǎn)換效率另外一個損失是由于接觸和p-n結(jié)處的電壓降，電池輸出電壓低于帶隙寬度可產(chǎn)生的電勢，如圖1所示。采用聚光方法提高光強密度，可以減小此類壓降。在極限聚光倍數(shù)下（46200倍，此數(shù)值是根據(jù)卡諾循環(huán)得到的計算結(jié)果），理想太陽電池的轉(zhuǎn)換效率極限可以達到40.8%。需要注意的是在這種方式下，只有直射光才可以被聚焦。最大聚光倍數(shù)下的效率極限可以作為有關(guān)聚光和非聚光電池研究的參考數(shù)據(jù)，還可以作為經(jīng)典熱力學(xué)結(jié)果的參考。第25頁/共45頁第26頁/共45頁薄膜太陽電池簡介非晶硅-微晶硅薄膜（a-Si/μc-Si）7-10%,1.00,Kaneka,Ersol,UnitedSolar,Sharp新奧，百世德，正泰，強生，普樂碲化鎘薄膜CdTe9-11%,0.82,FirstSolar銅銦鎵硒薄膜CIGS10-11%,WuerthSolar晶體硅薄膜，CSG8-10%CZSS，6-7%（實驗室）染料敏化電池，8-11%（實驗室）有機太陽電池，3-5%（實驗室）第27頁/共45頁薄膜太陽電池簡介Earthabundantcopper-zinc-tin-chalcogenide(CZTSSe)isanimportantclassofmaterialforthedevelopmentoflowcostandsustainablethinfilmsolarcells.ThefabricationofCZTSSesolarcellsbyselenizationofCZTSnanocrystalsispresented.BytuningthecompositionoftheCZTSnanocrystalsanddevelopingarobustfilmcoatingmethod,atotalareaefficiencyashighas7.2%underAM1.5illuminationandlightsoakinghasbeenachieved.QijieGuo?,GraysonM.Ford?,Wei-ChangYang?,BryceC.Walker?,EricA.Stach?,HughW.Hillhouse*§,andRakeshAgrawal*?

J.Am.Chem.Soc.,2010,132(49),pp17384–17386第28頁/共45頁化合物多能帶疊層太陽電池多能帶疊層電池是目前唯一種已突破Shockley-Queisser極限并且實現(xiàn)商業(yè)化的電池。半導(dǎo)體具有如下性質(zhì)：能量低于帶隙的光子無法被價帶的電子吸收并使之躍遷到導(dǎo)帶。由于不同的材料具有不同的帶隙，而太陽光譜包含了較寬的波段，因而可以將不同的材料按照帶隙從寬到窄的順序堆疊起來，寬帶隙的材料吸收高能量的光子，能量小于帶隙的光子將透射過去被下層的窄帶隙材料吸收，以此類推，從而可將光子吸收率即光電轉(zhuǎn)換效率提高。以上就是疊層太陽電池光譜分割技術(shù)的原理與思路，通過將太陽光譜進行切割，讓不同帶隙的材料吸收對應(yīng)部分的光以提高轉(zhuǎn)換效率。第29頁/共45頁化合物多能帶疊層太陽電池多能帶疊層太陽電池是一個很好的想法，在1955年就由Jackon提出，并在1978年首次由Moon用實驗證實。1982年，J.

Fan等人對多結(jié)電池進行了設(shè)計和理論預(yù)測顯示，這種Si襯底AlGaAs/GaAs/GaInAs（或GaAsP）的多結(jié)電池效率將達到36-40%。1988年，實驗室制備出高性能的GaInP電池?？紤]到電流匹配問題，1990年，AM1.5G條件下效率超過27%的電池在美國國家可再生能源實驗室（NREL）被制備出來。3年后，NREL刷新了GaInP/GaAs疊層電池的效率紀(jì)錄，達到29.5%。這個報導(dǎo)引起了眾多實驗室的廣泛關(guān)注和興趣，不久，這一紀(jì)錄被日本能源公司以30.3%打破。第30頁/共45頁化合物多能帶疊層太陽電池采用光譜分割技術(shù)的太陽電池的極限效率與p-n結(jié)的個數(shù)有關(guān)，這容易理解，如果有足夠多種的材料，每一種材料吸收相應(yīng)能量的光子，這將大大的保證光能的吸收和減小熱耗散。1980年Henry計算了AM1.5條件下多結(jié)電池的效率極限，當(dāng)結(jié)數(shù)分別為1，2，3，和36時，對應(yīng)的效率為37，50，56和72%。注意到當(dāng)結(jié)數(shù)由1變化為2時，效率增長非常明顯，結(jié)數(shù)超過2之后，增加p-n結(jié)數(shù)目對效率的貢獻減弱。這對于器件制備是非常幸運的，這是因為首先每增加一個p-n結(jié)需要更加困難和復(fù)雜的工藝；其次增加的材料的帶隙是必須經(jīng)過嚴(yán)格計算和設(shè)計以實現(xiàn)匹配，然而在自然界中不一定能找到符合計算帶隙要求的材料；最后p-n結(jié)層數(shù)越多，隨之而來的電流、電壓匹配、材料體系的穩(wěn)定等問題將難以控制，導(dǎo)致廢品率上升。因此，目前的電池一般采用2結(jié)或3結(jié)結(jié)構(gòu)。第31頁/共45頁化合物多能帶疊層太陽電池材料科學(xué)的發(fā)展，特別是MOCVD技術(shù)，極大的推動了多結(jié)疊層電池的發(fā)展，在此之前，這種電池只能存在于理論和設(shè)想中。迄今而至，在非聚光條件下，三結(jié)電池的世界紀(jì)錄由NREL保持，采用GaInP/GaInAs/Ge體系，轉(zhuǎn)換效率達到了32%；二結(jié)電池的世界紀(jì)錄由日本能源公司保持，采用GaInP/GaAs體系，轉(zhuǎn)換效率達到30.3%。在聚光條件下，NREL的GaInP/GaInAs/Ge和GaInP/GaAs/GAInAs電池分別在240和140倍聚光條件下，效率分別高達40.7%和40.8%，F(xiàn)raunhoferISE的GaInP/GaInAs/Ge在454倍聚光條件下效率高達41.1%（Dr.A.Bett）。第32頁/共45頁第33頁/共45頁化合物多能帶疊層太陽電池夏普公司2009年10月22日宣布,由于應(yīng)用了一種創(chuàng)新的層形成技術(shù),該公司長期致力研發(fā)的3結(jié)化合物太陽電池實現(xiàn)了35.8％的高光電轉(zhuǎn)換效率。夏普公司發(fā)布的新聞公報說,化合物太陽電池不同于現(xiàn)在主流的以硅為材料的太陽電池.它以銦等2種以上元素組成的化合物作為材料,形成光吸收層,其光電轉(zhuǎn)換效率高于硅晶體太陽能電池,主要應(yīng)用于人造衛(wèi)星。第34頁/共45頁全硅疊層太陽電池

新南威爾士研究組將全硅疊層技術(shù)定為向第三代光伏技術(shù)進軍的兩個課題之一。之所以要選擇硅是因為硅的原料豐富而且制備技術(shù)成熟。按照新南威爾士團隊的設(shè)想，他們準(zhǔn)備用塊體的硅材料做襯底，然后通過量子點技術(shù)，在上面生長帶隙分別為2eV和1.5eV的量子點電池，從而實現(xiàn)多能帶結(jié)構(gòu)。最初的工作是在一維的硅量子阱上進行。研究者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)薄層為1nm左右時，帶隙可以提高到1.7eV，接著他們又做了2nm的量子點超晶格結(jié)構(gòu)，帶隙同樣可以提高到1.7eV。這表明，采用三維的納米結(jié)構(gòu)可以允許更大的加工容差?，F(xiàn)在正在Si/SiO2體系以及Si1-xCx/SiC體系進行量子點結(jié)構(gòu)的研究，該團隊也在氮化硅體系和Ge/SiO2體系進行理論模擬和實驗。在2008年年度報告報導(dǎo)的結(jié)果中，他們已經(jīng)在石英襯底上成功制備了Si的量子點，做出開路電壓為493mV的SiO2和83mV的SiC量子點異質(zhì)結(jié)太陽電池。第35頁/共45頁單結(jié)晶硅電池效率29%(1.1eV)雙結(jié)：42.5%(1.7-1.1eV)三結(jié)：47.5%(2-1.5-1.1eV)第36頁/共45頁熱載流子太陽電池當(dāng)能量超過帶隙的光子被價帶電子吸收后，價帶電子將躍遷到導(dǎo)帶，由于吸收的能量足夠大，大于帶隙多余的那部分能量成為載流子的動能，光子的能量越大，則載流子的動能就越大。這些熱載流子在一般情況下將與晶格、缺陷或者其他載流子發(fā)生碰撞進行能量交換，最終達到平衡狀態(tài)。這些熱載流子的動能將最終消耗，主要是以發(fā)熱的形式耗散掉。如果能在熱載流子的動能消耗完之前將熱載流子提取出來，則可以產(chǎn)生較高的開路電壓，從而把能量更大限度的提取出來，這就是熱載流子電池的出發(fā)點。這種熱載流子電池的極限效率可以達到很高，在非聚光情況下甚至可以超過65%，而結(jié)構(gòu)相對于其他電池而言，比如多能帶疊層電池，要簡單得多。第37頁/共45頁熱載流子太陽電池?zé)彷d流子電池必須經(jīng)過兩個很嚴(yán)格的考驗。首先，必須在熱載流子“變冷”之前將之提取出來，這個時間極短，在一般的情況下約為1ps到1ns之間，甚至更短。換句話說，必須想辦法將熱載流子變冷之前的時間延長。其次，必須設(shè)計一個專門的電極收集熱載流子，以避免熱載流子在于“冷”金屬電極之間的接觸中消耗能量。第38頁/共45頁熱載流子太陽電池Ross和Nozik在1982年最早為熱載流子電池進行系統(tǒng)分析和模擬。此后一直到1993年，Arent等人才在多量子阱和超晶格器件中觀察到熱載流子“變冷”速度減慢。另一方面，1997年，Hanna等人制備熱載流子電池的嘗試失敗，人們才認識到選擇性電極對于熱載流子電池的重要性。Würfel在1997年提出用具有很高帶隙并且導(dǎo)帶和價帶都很窄的材料作為選擇性電極材料，另外的一種方法則是量子點技術(shù)制備選擇性電極。新南威爾士的研究者對后者進行了理論模擬，結(jié)果表明隨著帶隙增大，電導(dǎo)率曲線將出現(xiàn)一個個尖峰，這說明了遂穿效應(yīng)的產(chǎn)生，目前他們正在進行實驗驗證。第39頁/共45頁多電子-空穴對太陽電池多電子-空穴對電池提高效率的出發(fā)點與熱載流子電池基本是一樣的，都是想盡可能的利用太陽光中的高能量光子。不同點在于，當(dāng)熱載流子產(chǎn)生以后，熱載流子電池想辦法把這些熱載流子傳遞出去，而多電子-空穴對電池則是想辦法讓這些熱載流子產(chǎn)生更多的載流子。這個想法由來已久，早在1972年就由Deb和Saba提出。直到1994年Kolodinski等人又將這個理念重新拾起?？茖W(xué)家已經(jīng)證實了多電子-空穴產(chǎn)生的可行性，1990年，Barnham和Duggen發(fā)現(xiàn)可以采用多重量子阱結(jié)構(gòu)（MQW:MultipleQuantumWell）制備太陽電池，并且在