多重激子效应在纳米硅薄膜太阳电池上的应用

新概念太阳电池原理与器件应用探索研究是当代凝聚态物理学科前沿。本项目提出进行多重激子效应在热载流子纳米硅薄膜太阳电池上的应用创新基础研究，主要借助于多重激子效应对高能量光子的利用从而可以提高太阳电池转换效率这一特色，以及充分利用有序纳米硅薄膜的高室温电子迁移率、能带结构可调、低温生长和无光致衰退现象等优点。通过透彻了解纳米结构中多重激子效应的机理，在实现纳米硅薄膜的可控生长和能带调控基础上，开展半导体纳米硅结构中多重激子效应的实验研究，排除多光子吸收以及表面等缺陷态等影响因素，尝试设计有效分离和收集纳米硅体系中多重电子-空穴对的新方案，摸索出基于多重激子效应的高效纳米硅薄膜太阳电池可行方案，为新概念热载流子硅薄膜太阳电池的未来应用作贮备，推动半导体光伏科学与技术的发展。

新概念太阳电池原理与器件应用探索研究是当代凝聚态物理学科前沿。本项目借助多重激子效应对高能量光子的利用从而可以提高太阳电池转换效率这一特色，详细研究了多重激子效应在热载流子纳米硅薄膜太阳电池上的应用。透彻了解纳米结构中多重激子效应的机理，建立了多重激子效应统计模型，成功解释了多重激子效应研究领域在量子效率、阈值能量与纳米尺度关系现存的争议。采用改进的等离子体化学气相沉积方法（PECVD）系统，合理控制等离子体密度及成膜细微过程，优化工艺条件，成功实现有序均匀纳米硅薄膜的可控生长，研究不同生长条件下的纳米硅薄膜结构、光学和光电特性。开展半导体纳米硅结构中多重激子效应的实验研究，利用光电流光谱等技术测量纳米硅薄膜中的多重激子效应以及表面等缺陷态对纳米结构中多重激子效应的影响，排除多光子吸收以及表面等缺陷态等影响因素，研究纳米硅量子结构的形状、尺寸、照射光功率与频率等因素对纳米结构中多重激子产生效率及阈值能量的影响，探索多重激子效应在纳米硅光电器件上的应用研究。三年来在多重激子效应机理与创新统计模型建立、纳米硅薄膜的制备与结构、量子点尺寸分布对光响应谱的调控、多重激子效应在纳米硅光电器件上的应用与硅基薄膜太阳电池研究等四个方面取得一系列研究成果。