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   激子产生――光吸收过程

   太阳能电池是将光能转换为电能,其中光吸收是最关键的一步。材料对太阳光的吸收效率越高,产生的激子就越多,这是性能优良的太阳能电池的前提。众所周知,有机物的吸收特性取决于分子中的共轭结构。在有机分子中,原子通过共价键结合形成分子后,原子中的电子能级经过相互作用,形成了包括成键轨道和反键轨道的分子能级。分子轨道中,能量最高的成键轨道为分子的HOMo轨道,能量最低的反键轨道是分子的LUMo轨道。分子吸收光后,电子将由HOMO轨道跃迁到LUMo轨道,而在HOMo轨道上形成一个空穴。当分子处于这样一种电子结构,即HOMo轨道中的空穴与LUMo轨道上的电子相互束缚形成电子空穴对时,就形成了激子。

    由于太阳光谱主要分布于可见和紫外区图4.9,光子能量数倍于常用电池材料能隙曳萨的射线密度。也就是说一个高能光子产生两个或以上激子的情况,对太阳能电池来说可以忽略不计。因此,每人射一个能量大于凡u的光子,最多产生一个激子。以尻1和凡2表示阳光的短波限和长波限,表示某种测试条件下AM1,5阳光光子流密度按波长的分布,而柢表示能隙为凡u的材料对应的波长,则该材料对太阳光的最大吸收比例根据公式e⑶,根据给定材料波长猛,可求出材料吸收AM1,5太阳光子的最大比例,结果如图4,9所示,图中同时给出了不同光子波长下的太阳辐射能量分布。