杂质带太阳能电池研究
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Ｌ 产 发 一 业 展
善
杂质带太阳能 电池研究
马志 华， 薛春来 ， 玉华 左
（ 中国科 学院半导体研 究所 集成光 电子 学国家重点 实验 室， 北京 １ ０８ ） ０ ３ ０
摘要： 能源危机和环保的要求使得 高效太阳能电池的研究成 为各 国科技工作者关注的焦点。杂质带太
阳能电池 由于具有 简单 的结构和 理论 上 的 高转换 效 率 ， 日益 成 为研 究人 员关 注的 重点 。 杂质 带太 阳 也
Ｍ ａ Ｚｈ ｈ ａ ｉ ｕ ，Ｘｕ ｕ ｌ ｉ ｅ Ｃｈ ｎ ａ ，Ｚｕ ｈｕ ｏ Ｙｕ ａ
（ ｔ ｅＫ ｙＬ ｂ ｒｔｒ Ｏ ｎｅｒｔ ｐｏｌｃ ｏ ｉ ， Ｓａ ｅ ａｏａ ｙ ｉＩｔ ａｅ Ｏ ｔｅ ｔ ｎｅ ｔ ｏ ｌ ｇ ｄ ｅｒ ｓ
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一
条 主线 。如 何 获得低 成本 的高 效太 阳能 电池则 是
太 阳能 电池研 究 的重 中之 重 。Ｅ 一 个世 纪九 十年 代 ， 太
阳能 电池 之父 ， ｒｎＡ． ｒｅ［ Ｈ 了第 三代太 阳 Ｍａｉ Ｇｅｎ１ ｛ ｔ 提 能 电池 的概 念 ， 中包 括 叠层太 阳能 电池 、 载流子 其 多 激 发 太 阳能 电池 、 热光 伏技 术 和多带 隙太 阳能 电池 ，
能电池 的成本优 势使 其具有 广 阔 的发展 前 景 。本 文介绍 了杂质 掺 杂太 阳 能电池 的基 本原 理 、 发展 历程
以及 应用 前景 。
关键词： 杂质光伏效应； 杂质带； 太阳能电池
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｍ ｐ ｉｙ Ｂａ ｏ ｏ ｏ ｔ ｉ ｌ ｒ Ｃｅｌ ｓ ａ ｃ ｎ Ｉ ｕｒｔ ｎｄ Ｐｈ ｔ ｖ ｌａ ｃ Ｓｏ ａ ｌｓ
间带 太 阳能 电池 。１ ９ ９ ７年 Ｌ ｑ ｅ Ｍａｔ ］ 据 细致 ｕｕ 和 ｒＩ ｉ根 ２ 平衡 理 论 （ ｅ ｉ ｄＢ ｌ ｃ ） 出 了 中 间带 太 阳能 Ｄ ｔ ｌ ａａ ｅ 提 ａｅ ｎ
ｈ什 ｎ ． ＾ Ａ，／Ａ 、， ｍ ａ ｎ 、 ， ￣Ａ Ｉ， ｉ、 Ｉ ｒ ｎ
这些 新 的电池 结构 都 为提 高 电池 的转换 效率 奠 定 了 良好 的基 础 。其 中多带 隙太 阳能 电池 由于其 高 的理 论 转换 效率 、设 计 简单 以及 潜在 的低 成 本优 势使 其 成为 了科 学工 作者 研究 的 热点 。 对于 多带 隙 太 阳能 电池 技术 ，最简 单 的就 是 中
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Ａｂｓｒ ｃ ：Ｆａ ｉ ｈ ｒ ｂ ｅ ｏ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔａ ｄ ｔ ｅｃ ｉｉ ｆｅ ｅ ｇ ｅ ｏ ｒ ｅ ｈｅｒ ｓ ａ ｃ ｅ ｓｆｃ ｓＯｌｔ ｅ ｓｕ ｙｏ ｔａ ｔ ｃｎｇｔ ｅ ｐ ｏ ｌｍ ｆｅ ｖｒ ｎ ｎ ｎ ｈ ｒｓｓｏ ｎ ｒ ｙ ｒ ｓ ｕ ｃ ，ｔ ｅ ｅ ｒ ｈ ｒ ｏ ｕ ｉ ｈ ｔ ｄ ｆ ｔ ｅｈｉｈ ｅ ｃｅ ｃ ｏａ ｅ１ ｈ ｇ ｆ ｉ ｎ ｙ ｓ ｌ ｒｃ ｌ．Ｗ ｉｈ ｓｍｐ ｅ ｓｍ ｃｕｒ ｎｄ ｈ ｇ ｏ ｅ ｓｏ ｆ ｃｅ ｃ ｎ ｔ ｅ ｒ ， ｍ ｐ ｒｔ ａ ｄ ｓ ｌｒｃ ｌ ｉ ｔ ｉ ｌ ｔ ｔ ｅ ａ ｉｈ ｃ ｎｖ ｒｉ ｎ ｅ ｉ ｎ ｙ ｉ ｈ ｏ ｙ ｉ ｎ ｉ ｂ ｎ ｏａ ｅｌ ｉ ｙ ａ ｔａ ｔ ｎ ｒ ａ ｉ ｇａｔ ｎ ｉｎ ｆｒ ｓ ａ ｃ ｅ ｓａｌ ｖ ｒｔ ｅｗｏ ｈ ． Ｄｕ ｏｉｓｓｍｐ ｅａ ｄ Ｃ Ｓ ｆｅ ｔ ｅｆ ｂ ｉ ａｉｎ ｐ ｏ ｅ ｓ ｔ ｃ ｓｉ ｃ ｅ ｓｎ ｔｅ ｔ ｓｏ ｅ ｒ ｈ ｒ ｌ ｏ ｅ ｈ ｒ ｔ ｒ ｏ ｅ ｅｔ ｉ ｌ ｎ Ｏ ｔ ｆｃｉ ａ ｒｃ ｔｏ ｒ ｃ ｓ ， ｔ ｅ ｖ
可持 续利 用 的能 源结 构 。新 能源 的 开发将成 为人类 未 来很长 一段时 间面 临 的主要挑 战 。太 阳能 南于其 取 之不竭 、 高效 清洁 等优点 ， 已成 为人 类未来 能 源利 用 的重要 对象 之一 。太 阳能 电池 从其 诞生 之 日到现
在， 已取得 了蓬 勃 的发 展 ， 各种 新 结构 、 材料 的太 新 阳能 电池 已成 为新 能源 领域 的研 究热 点 ，而提 高太 阳能 电池 的转 换效 率一 直是 贯穿 太 阳能 电池研究 的
Ｋ ｅ ｗｏｒ ：ｉ ｙ ｄｓ ｍｐｕ ｉ ｏｏ ｏ ｉ ｆｅ ｔ ｉ ｒｔ ｐｈ ｔｖ ｈａｃｅｆ ｃ ；ｍｐｕ ｉｙｂ ｎ ｓ ｌｒｃ ｌ ｙ ｒｔ ａ ｄ； ｏａ ｅｌ
１ 引言
由于传 统 的化石能 源 的消耗殆 尽 和其对 环境 带 来 的不 良影 响 ，人们 急 切需 求一 种对 环境 友好并 且
善
杂质带太阳能 电池研究
马志 华， 薛春来 ， 玉华 左
（ 中国科 学院半导体研 究所 集成光 电子 学国家重点 实验 室， 北京 １ ０８ ） ０ ３ ０
摘要： 能源危机和环保的要求使得 高效太阳能电池的研究成 为各 国科技工作者关注的焦点。杂质带太
阳能电池 由于具有 简单 的结构和 理论 上 的 高转换 效 率 ， 日益 成 为研 究人 员关 注的 重点 。 杂质 带太 阳 也
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条 主线 。如 何 获得低 成本 的高 效太 阳能 电池则 是
太 阳能 电池研 究 的重 中之 重 。Ｅ 一 个世 纪九 十年 代 ， 太
阳能 电池 之父 ， ｒｎＡ． ｒｅ［ Ｈ 了第 三代太 阳 Ｍａｉ Ｇｅｎ１ ｛ ｔ 提 能 电池 的概 念 ， 中包 括 叠层太 阳能 电池 、 载流子 其 多 激 发 太 阳能 电池 、 热光 伏技 术 和多带 隙太 阳能 电池 ，
能电池 的成本优 势使 其具有 广 阔 的发展 前 景 。本 文介绍 了杂质 掺 杂太 阳 能电池 的基 本原 理 、 发展 历程
以及 应用 前景 。
关键词： 杂质光伏效应； 杂质带； 太阳能电池
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｍ ｐ ｉｙ Ｂａ ｏ ｏ ｏ ｔ ｉ ｌ ｒ Ｃｅｌ ｓ ａ ｃ ｎ Ｉ ｕｒｔ ｎｄ Ｐｈ ｔ ｖ ｌａ ｃ Ｓｏ ａ ｌｓ
间带 太 阳能 电池 。１ ９ ９ ７年 Ｌ ｑ ｅ Ｍａｔ ］ 据 细致 ｕｕ 和 ｒＩ ｉ根 ２ 平衡 理 论 （ ｅ ｉ ｄＢ ｌ ｃ ） 出 了 中 间带 太 阳能 Ｄ ｔ ｌ ａａ ｅ 提 ａｅ ｎ
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这些 新 的电池 结构 都 为提 高 电池 的转换 效率 奠 定 了 良好 的基 础 。其 中多带 隙太 阳能 电池 由于其 高 的理 论 转换 效率 、设 计 简单 以及 潜在 的低 成 本优 势使 其 成为 了科 学工 作者 研究 的 热点 。 对于 多带 隙 太 阳能 电池 技术 ，最简 单 的就 是 中
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可持 续利 用 的能 源结 构 。新 能源 的 开发将成 为人类 未 来很长 一段时 间面 临 的主要挑 战 。太 阳能 南于其 取 之不竭 、 高效 清洁 等优点 ， 已成 为人 类未来 能 源利 用 的重要 对象 之一 。太 阳能 电池 从其 诞生 之 日到现
在， 已取得 了蓬 勃 的发 展 ， 各种 新 结构 、 材料 的太 新 阳能 电池 已成 为新 能源 领域 的研 究热 点 ，而提 高太 阳能 电池 的转 换效 率一 直是 贯穿 太 阳能 电池研究 的
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１ 引言
由于传 统 的化石能 源 的消耗殆 尽 和其对 环境 带 来 的不 良影 响 ，人们 急 切需 求一 种对 环境 友好并 且