从纳米偶极子光伏器件到偶极子半导体器件-论文.pdf

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1、1O大年文汔技术20I4年第3期HlGHPOWERCoNVERTERTECHNOLOGY从纳米偶极子光伏器件到偶极子半导体器件刘向鑫(中国科学院电工研究所中国科学院太阳能热利用及光伏系统重点实验室，北京100l90)摘要：介绍了纳米偶极子光伏器件的发展历史和现状，阐述了在这种新型光伏器件中观察到的非经典行为，即开路电压可受外电场控制而改变的现象，并将之与铁电光伏器件、压电光电子器件、含有光诱导偶极子场的有机光伏器件和量子点光伏器件等进行比较，提出了偶极子场半导体器件的概念。期望从更广义的范围涵盖结场型

2、器件和非结场型偶极子器件，为促进光伏发电领域更多的创新提供思路。关键词：光伏器件；纳米偶极子太阳能电池；铁电光伏；压电光电子学；偶极子半导体器件中图分类号：0475；TM615文献标识码：A文章编号：2095—3631(2014)03—0010-06FromNano-dipolePhotovoltaicDevicetoDipoleFieldSemiconductorDeviceLIUXiang-xin(KeyLaboratoryofSolarThermalEnergyandPhotovoltaicSy

3、stem，InstituteofElectricalEngineeringChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China)Abstract：Itfocusesondiscussionofthedevelopinghistoryandcurrentstatusofnano-dipolephotovoltaic(PV)devices，aswellaspresentingnon-classicalbehaviorofthiskindofdevice，whichist

4、hetunableopencircuitvoltageunderexternalbiasfield．Nano—dipolePVdeviceisalsocomparedtoferroelectricphotovoltaicdevice，piezo—phototronicdevice，lightinduceddipolefieldandSOon．Theconceptofdipole-semiconductordeviceisproposedwhichintendstocoverthejunctionald

5、evicesandnon-junctionaldevicesbyamoregeneralizedscopeandtoprovidenewthoughtstostimulateinnovationinthephotovoltaicfield．Keywords：PVdevice；nanodipolesolarcell；ferroelectricPV；piezo·phototronics；dipolefieldsemiconductordevice与铁电光伏器件、压电光电子器件、含有光诱导偶极子O引言场的有

6、机光伏器件和量子点光伏器件等近年来人类在光伏发电技术由于可以将能量来源巨大的太阳辐光伏研究中观察到的新现象进行比较和联系，期望开射光能直接转换为清洁的电能，受到了世界各国的高拓人类对光伏效应原理的认识，跳出PN结器件模型的度重视。目前降低光伏发电成本的思路主要是围绕着束缚，通过引入偶极子场半导体器件的概念，进一步开如何提高传统PN结光伏器件的能量转换效率和通过选拓光伏领域的创新范围。择适合的工艺技术路线、吸收层半导体材料、扩大产业1光生伏特效应规模等来降低生产成本，却少有对光伏效应本身重新进行审视。本

7、文通过重点讨论纳米偶极子光伏器件，并光生伏特效应(简称“光伏”)依赖于两个基本过程收稿日期：2014—04-2O来实现，首先是光生自由载流子的产生；其次是在内建作者简介：刘向鑫(1977一)，男，博士，研究员，主要研究方向为电场的作用下光生电子和空穴分离，形成向特定方向太阳能光伏器件。流动的净电流。实现光伏效应的器件称为光伏器件，不基金项目：国家自然科学基金项目(61274060)；中国科学院电工研究所科研基金项目(Y110471CSB)同于光电器件，它是一种对输出电流和输出电压同时2014年第3期刘

8、向鑫：从纳米偶极子光伏器件到偶极子半导体器件子场逻辑器件、偶极子场光电探测器等。理论上，偶极cellwithtunablephotoVoltage[J]．AppliedPhysicsLetters2O13，102(10)：103501．子场概念不仅应能同样描述和解释传统结场器件的工【10]HuangF，LiuX，WangW．ACdSnano—dipolesolarcell[J／OL]．作行为，也应能解释和预测结电场以外其它偶极子场ProgressinPh