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染料敏化太阳能电池的研究
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引言
,社会各界对能源消耗的可持续性发展日益重视,尤其引起了各国政府对清洁的、可再生能源的关注和青睐。
,具有取之不尽、用之不竭、安全无污染、不受地理限制等优势。
国际空间站太阳能电池板
多晶硅太阳能电池
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半导体能带结构概念
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对半导体来说,电子填满了一些能量较低的能带,称为满带,最上面的满带称为价带;价带上面有一系列空带,最下面的空带称为导带。价带和导带有带隙,带隙宽度用Eg表示它代表价带顶和导带底的能量间隙。
对于本征半导体在绝对零度没有激发的情况下,价带被电子填满,导带没有电子。在一般温度,由于热激发,有少量电子从价带跃迁到导带,使导带有少量电子,而在价带留下少量空穴,这种激发我们称之为本征激发。半导体的导电就是依靠导带底的少量电子和价带顶的少量空穴。
半导体能带结构概念
或
其中为光波的波长,上式表明,存在有长波限
光照可以激发价带的电子到导带,形成电子-空穴对,这个过程称为本征光吸收,本征光吸收光子的能量ħω应满足
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本征半导体:不含杂质,具有理想的完整的晶体结构,有电子和空穴两种载流子,例如Si、Ge、PbS、Fe3O4等。
N型半导体:含有能供给电子的杂质,此杂质的电子输入空带成为自由电子,空带变成导带。该杂质叫施主杂质。
P型半导体:含有易于接受电子的杂质,半导体满带中的电子输入杂质中而产生空穴,该杂质叫受主杂质。
不含杂质,具有理想的完整的晶体结构,具有电子和空穴两种载流子
在导带和满带之间另有一个能级,并有电子填充其中,该电子很容易激发到导带而引起导电,这种半导体就称为N型半导体。
中间的这个能级称为施主能级。满带由于没有变化在导电中不起作用。
实际情况中N型半导体都是一些非计量的氧化物,在正常的能带结构中形成了施主能级。
在禁带中存在一个能级,它很容易接受满带中跃迁上来的电子,使满带中出现空穴而导电,这种导电方式就是P型导电。
这种能级称为受主能级,有受主能级的半导体称为P型半导体,P型半导体也是一些非计量的化合物,这些非计量关系造成半导体中出现受主能级。
费米能级EF是半导体中价电子的平均位能。
本征半导体中,EF在满带和导带之间;
N型半导体中,EF在施主能级和导带之间;
P型半导体中,EF在受主能级和满带之间。