中间带太阳能电池中多光子吸收的寿命增强

提出了一种由两个耦合量子阱组成的半导体结构，该结构嵌入在 p-i-n 结的本征区中，可作为具有棘轮态的中间带太阳能电池。右侧量子阱的局域化导带子带被视为中间带，而右侧量子阱的激发导带子带（与右侧量子阱耦合）则被视为棘轮态。中间带中的光激发电子可以隧穿分隔两个阱的薄势垒，并积累到棘轮子带中。这可能提高电子被第二个光子击中并逸出到连续态的概率，从而增加太阳能电池电流。本文提出了一个描述电池电荷输运特性的时间速率模型。通过在恰当选择非对易动能算符和势能算符的情况下应用时间演化算符求解含时薛定谔方程来进行计算。通过研究 p-i-n 结中量子阱子带的占据情况，并考虑连接到电池的电接触所提供的注入和排出动力学，直接分析了电流产生效率。结果发现，电流产生效率与光学产生率和复合率相对于散射到棘轮态的速率之间的关系直接相关。这表明，在开发高效太阳能电池时，中间带与附加带之间的良好耦合是一个需要分析的关键点。