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1、半导体发光器件和光伏电池 物理学院 金锦成,半导体发光器件,1.跃迁在半导体或者绝缘体中电子的跃迁就决定激发态。电子的跃迁包括三个情形。,图中 A的情形 包括杂质和缺陷 a）传导带到接受者 b）捐者到价带 c）捐者到接受者 B的情形带间的跃迁 a）很接近的迁过带隙 b）由积极的电子或热电子等高能粒子实现的跃迁 C的情形就是带内跃迁虽然在同一个物质中或同一个条件下，不是所有的跃迁都会发生的。也不是所有的跃迁都发光的。,2.发射的光谱由外部影响而产生的电子空穴是有可能会复合。A)固有的跃迁（band-band）由电子和空穴复合而发射的光谱是有以下形式来表示。上式中 每能量 hv 中的态密度。的平方
2、大致是常数。这样他的分布大概就成了Boltzmann 分布，因此表示为,从上式可以知道 强度的峰值接近 Eg,光谱的宽度与KT成比例关系。电子，空穴的有效质量，电子的费米能级。B）外来的跃迁 载从一个能级上升到一个杂质附近的能级之间的跃迁中发射能量 hv Eg 电子从传导带到价带附近的接受者能带之间跃迁中产生的发射光谱就满足公式。,杂质的电离能 Ea，峰值强度接近（Eg-Ea），宽度与KT成比例关系。,上图表示 n形半导体 InSb 在4.2K温度下 能带之间的跃迁中发射的光谱。实验结果和理论上的计算结果非常符合。,峰值 0.234ev就符合于能带之间的发射光，0.228ev就是传导带于接受者
3、杂质能级之间的发射光，只差0.006ev是杂质的电离能。3.发光效率对于给定的输入能量，发光的效率就由发射的能量与总输入能量之比来决定。我们找以下的简单模型来看发光效率。,假设有一个陷阱能级为Et在传导带底部的下边 陷阱密度为 Nt，被获的电子密度为 nt。又可以假设发射光的能级为El，在,价带边界上面，密度为Nl，G是空穴电子产生率，还有以下几个参数。是在发光中心电子的辐射符合，a0是价带的空穴在陷阱中的非辐射的符合，a1是在陷阱中获得的电子，a2是获得空穴（或者释放电子），是获得电子的热释放，是热吸收价电子或释放空穴因此在稳态的条件下自由电子密度（n）和被获得电子密度（nt），,Pl在发光
4、中心中空穴的密度，自由空穴的密度p。从上面的两个等式右边的第一项就是跟辐射关联的项，第二项是跟非辐射有关的项，因此我们要求的是,光伏电池,最重要的光电伏生器件是太阳能电池，就是有一个p-n结表面积很大的器件把太阳辐射直接的转换为电能，效率大约10%或其以上。,太阳能电池的基本材料。GaAs，Cu2S-CdS，Se-CdS。最理想化的等效电路就是恒流源起因于由太阳辐射引起的载流子的激发。太阳能电池包含肤浅的p-n结，IL是恒电流，IS是饱和电流。电流-电压特征就是,如果很合适的选择负载的话，有可能取出接近最大功率的80%。ISC是短路电流，Voc是开路电路的电压。,输出功率为,在最大输出功率的情况下满足以下关系。因此太阳能转换的效率为,谢谢！,
