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   激子產生――光吸收過程

   太陽能電池是將光能轉換為電能,其中光吸收是最關鍵的一步。材料對太陽光的吸收效率越高,產生的激子就越多,這是性能優良的太陽能電池的前提。眾所周知,有機物的吸收特性取決于分子中的共軛結構。在有機分子中,原子通過共價鍵結合形成分子后,原子中的電子能級經過相互作用,形成了包括成鍵軌道和反鍵軌道的分子能級。分子軌道中,能量最高的成鍵軌道為分子的HOMo軌道,能量最低的反鍵軌道是分子的LUMo軌道。分子吸收光后,電子將由HOMO軌道躍遷到LUMo軌道,而在HOMo軌道上形成一個空穴。當分子處于這樣一種電子結構,即HOMo軌道中的空穴與LUMo軌道上的電子相互束縛形成電子空穴對時,就形成了激子。

    由于太陽光譜主要分布于可見和紫外區圖4.9,光子能量數倍于常用電池材料能隙曳薩的射線密度。也就是說一個高能光子產生兩個或以上激子的情況,對太陽能電池來說可以忽略不計。因此,每人射一個能量大于凡u的光子,最多產生一個激子。以尻1和凡2表示陽光的短波限和長波限,表示某種測試條件下AM1,5陽光光子流密度按波長的分布,而柢表示能隙為凡u的材料對應的波長,則該材料對太陽光的最大吸收比例根據公式e⑶,根據給定材料波長猛,可求出材料吸收AM1,5太陽光子的最大比例,結果如圖4,9所示,圖中同時給出了不同光子波長下的太陽輻射能量分布。