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   激子產(chǎn)生――光吸收過(guò)程

   太陽(yáng)能電池是將光能轉(zhuǎn)換為電能,其中光吸收是最關(guān)鍵的一步。材料對(duì)太陽(yáng)光的吸收效率越高,產(chǎn)生的激子就越多,這是性能優(yōu)良的太陽(yáng)能電池的前提。眾所周知,有機(jī)物的吸收特性取決于分子中的共軛結(jié)構(gòu)。在有機(jī)分子中,原子通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合形成分子后,原子中的電子能級(jí)經(jīng)過(guò)相互作用,形成了包括成鍵軌道和反鍵軌道的分子能級(jí)。分子軌道中,能量最高的成鍵軌道為分子的HOMo軌道,能量最低的反鍵軌道是分子的LUMo軌道。分子吸收光后,電子將由HOMO軌道躍遷到LUMo軌道,而在HOMo軌道上形成一個(gè)空穴。當(dāng)分子處于這樣一種電子結(jié)構(gòu),即HOMo軌道中的空穴與LUMo軌道上的電子相互束縛形成電子空穴對(duì)時(shí),就形成了激子。

    由于太陽(yáng)光譜主要分布于可見和紫外區(qū)圖4.9,光子能量數(shù)倍于常用電池材料能隙曳薩的射線密度。也就是說(shuō)一個(gè)高能光子產(chǎn)生兩個(gè)或以上激子的情況,對(duì)太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)可以忽略不計(jì)。因此,每人射一個(gè)能量大于凡u的光子,最多產(chǎn)生一個(gè)激子。以尻1和凡2表示陽(yáng)光的短波限和長(zhǎng)波限,表示某種測(cè)試條件下AM1,5陽(yáng)光光子流密度按波長(zhǎng)的分布,而柢表示能隙為凡u的材料對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng),則該材料對(duì)太陽(yáng)光的最大吸收比例根據(jù)公式e⑶,根據(jù)給定材料波長(zhǎng)猛,可求出材料吸收AM1,5太陽(yáng)光子的最大比例,結(jié)果如圖4,9所示,圖中同時(shí)給出了不同光子波長(zhǎng)下的太陽(yáng)輻射能量分布。