超晶格太阳能电池中相干声子驱动的热载流子效应

通过考虑以电子-声子散射为载流子能量损失主要通道的最小模型，从理论上研究了由极性半导体构成的超晶格太阳能电池中的载流子热化。重要的是，在半经典图像下借助声子波包，研究了声子内禀量子力学属性——声子相干性——对载流子热化的影响。结果表明，相干纵向光学(LO)声子削弱了有效电子-声子耦合，从而有望降低太阳能电池中的载流子能量损失率。相干声子确实显著降低了热化功率，增强了热载流子效应，尤其在势垒层足够薄且载流子约束也很强时更为明显。近期一项关于超晶格太阳能电池原型实验显示出该相干声子驱动的现象。我们的结果证明了半导体中声子基本量子相干属性通过热载流子效应改善超晶格太阳能电池性能的实用意义。