內量子效率大於100%的量子點光電轉換器件關鍵技術研究

《內量子效率大於100%的量子點光電轉換器件關鍵技術研究》是依託吉林大學，由洪自若擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：內量子效率大於100%的量子點光電轉換器件關鍵技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：洪自若
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

某些窄禁帶半導體量子點材料被能量大於其禁帶二倍以上的光子激發時，有較大的幾率產生多激子效應（Multiple Exciton Generation，簡稱MEG），即一個光子產生多個激子。利用MEG現象可以使單一異質結光伏器件的最高理論效率從31%提高到66%，對研製高效率廉價的第三代太陽能電池具有重要意義。由於MEG激子複合很快（10-100皮秒），怎樣在多激子複合前將其分離為自由載流子是利用MEG的關鍵。目前MEG現象只在超快光譜實驗中被觀察到，但是在量子點光伏器件中，還未實現。本項目以探索量子點中MEG效應在太陽能電池和光探測器中的可行性研究為目標，主要通過選擇高遷移率的量子點表面配體材料、利用p-i-n結構強內建電場加速電荷分離、引入能量受體分離電荷等器件結構設計，結合超快光譜探測，從實驗角度研究MEG效應中激子分離並載流子輸出的可能性，在器件中實現大於100%的內量子效率。

結題摘要

多種半導體納米晶自組裝結構及其有可能套用半導體量子點的光電轉換複合體系如聚合物太陽能電池、染料敏化及量子點敏化太陽能電池和聚合物/納米晶雜化太陽能電池中的光物理過程通過超快光譜的手段進行了細緻的研究。我們的研究表明，相對於CdTe納米晶，更低帶隙的量子點納米束結構如果也有俄歇複合被抑制的現象，那可能會更適合套用多激子增殖效應。另一方面，在我們的研究中發現基於新穎的無量子限域效應限制卻有自電荷分離效應的生長後的納米晶固體有很大的潛力成為新型的納米晶太陽能電池體系。