利用納米同軸電纜技術 美研制出高性能太陽能電池
美國國家可再生能源實驗室（NREL）日前宣布，他們利用納米同軸電纜技術，研制出性能得以大幅度提高的高性能太陽能電池。有關專家指出，這是在高性能太陽能電池研制方面取得的重大進展，納米同軸電纜技術將在微電子領域得到廣泛運用，也可用于研制納米計算機。
傳統的太陽能電池工作原理很簡單：當光照射到pn結上時，產生電子一空穴對，在pn結附近生成的載流子沒有被復合而到達空間電荷區，受內建電場的吸引，電子流入n區，空穴流入p區，結果使n區儲存了過剩的電子，p區有過剩的空穴。它們在pn結附近形成與勢壘方向相反的光生電場。光生電場除了部分抵消勢壘電場的作用外，還使p區帶正電，n區帶負電，在n區和p區之間的薄層產生了電動勢。但由于被激發的自由電子和空穴在同一區域，電子和空穴經常發生相互抵消現象，從而導致太陽能電池的效率很低。
為了使pn結更薄，同時解決自由電子抵消問題，研究人員將兩個半導體聯合起來形成納米同軸半導體結構。這樣的納米電纜可以有兩種不同方式：一種的內芯是氮化鎵（GaN），外層是磷化鎵（GaP）；另外一種則相反。兩種電纜的內芯直徑大約為4個納米左右。
當光子投射到納米電纜的外層后，激發出電子，并在半導體材料之間發生了空穴與自由電子的高效率分離。同軸電纜結構既起到了電池的作用，又起到了普通電纜的作用，解決了電子的分離問題（因為氮、鎵與磷具有不同的導電性）。最終，由于一系列復雜的量子效應，與內芯半導體發生相互作用的外層半導體可以接受更寬的可見光范圍，從而大大提高了太陽能電子的性能。除此之外，同軸納米電纜可以在微電子技術，特別是未來的納米計算機中獲得廣泛應用。
傳統的太陽能電池工作原理很簡單：當光照射到pn結上時，產生電子一空穴對，在pn結附近生成的載流子沒有被復合而到達空間電荷區，受內建電場的吸引，電子流入n區，空穴流入p區，結果使n區儲存了過剩的電子，p區有過剩的空穴。它們在pn結附近形成與勢壘方向相反的光生電場。光生電場除了部分抵消勢壘電場的作用外，還使p區帶正電，n區帶負電，在n區和p區之間的薄層產生了電動勢。但由于被激發的自由電子和空穴在同一區域，電子和空穴經常發生相互抵消現象，從而導致太陽能電池的效率很低。
為了使pn結更薄，同時解決自由電子抵消問題，研究人員將兩個半導體聯合起來形成納米同軸半導體結構。這樣的納米電纜可以有兩種不同方式：一種的內芯是氮化鎵（GaN），外層是磷化鎵（GaP）；另外一種則相反。兩種電纜的內芯直徑大約為4個納米左右。
當光子投射到納米電纜的外層后，激發出電子，并在半導體材料之間發生了空穴與自由電子的高效率分離。同軸電纜結構既起到了電池的作用，又起到了普通電纜的作用，解決了電子的分離問題（因為氮、鎵與磷具有不同的導電性）。最終，由于一系列復雜的量子效應，與內芯半導體發生相互作用的外層半導體可以接受更寬的可見光范圍，從而大大提高了太陽能電子的性能。除此之外，同軸納米電纜可以在微電子技術，特別是未來的納米計算機中獲得廣泛應用。
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