1、 研究生課程考核試卷（適用于課程論文、提交報(bào)告）科 目： 半導(dǎo)體器件物理 教 師： 杜曉晴 姓 名： 某某某 學(xué) 號(hào)： 00000000000 專(zhuān) 業(yè)： 光學(xué)工程 類(lèi) 別： （學(xué)術(shù)、專(zhuān)業(yè)） 上課時(shí)間： 2015 年 4 月至 2014 年 5 月 考 生 成 績(jī)：卷面成績(jī)平時(shí)成績(jī)課程綜合成績(jī)閱卷評(píng)語(yǔ)： 閱卷教師 (簽名) 重慶大學(xué)研究生院制半導(dǎo)體器件物理目錄異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池發(fā)展概況異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池基本原理、結(jié)構(gòu)、材料體系、載流子輸運(yùn)碳納米管-異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池原理、輸出與輸入關(guān)系器件性能參數(shù)性能指標(biāo)與器件材料之間的關(guān)系1.太陽(yáng)能電池的發(fā)展概況：太陽(yáng)電池，又稱(chēng)太陽(yáng)能電池，是利用光伏效應(yīng)，直接將太陽(yáng)

2、能轉(zhuǎn)換成電能的裝置。早在 1839 年，法國(guó)物理學(xué)家 A. Becqurel 發(fā)現(xiàn)8，用兩片金屬鉑片浸入溶液中，經(jīng)過(guò)陽(yáng)光照射，會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差。于是，他就把這種現(xiàn)象稱(chēng)作光伏現(xiàn)象。1877年，英國(guó)科學(xué)家 W. Adam 和 R. Day 發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)光照在硒片上時(shí)，有電流產(chǎn)生，這是首次在固體中觀察到光伏現(xiàn)象。1883 年，美國(guó)科學(xué)家 C. Fritts 開(kāi)發(fā)出了以硒為基礎(chǔ)的光伏電池，其電流的增加與光通量成正比關(guān)系。1949 年，W. Shockley 等人發(fā)明了晶體管并解釋了 p-n 結(jié)的工作原理后，開(kāi)始了太陽(yáng)能光伏效應(yīng)的研究。1954年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的 D. Chapin、C. Fuller 和

3、G. Pearson 發(fā)現(xiàn)單晶硅 p-n 結(jié)對(duì)光敏感，可產(chǎn)生穩(wěn)定的電壓，他們第一次做出了光電轉(zhuǎn)換效率為 6 %的單晶硅太陽(yáng)電池，開(kāi)創(chuàng)了太陽(yáng)能發(fā)電的新紀(jì)元。隨后出現(xiàn)多晶硅、碲化鎘、砷化鎵、銅銦硒以及非晶硅太陽(yáng)電池。1991 年，瑞士科學(xué)家 M. Gr tzel 等人9首次將金屬釕的有機(jī)配合物作為染料吸附在二氧化鈦納米晶的多孔膜上，制成染料敏化太陽(yáng)電池，并實(shí)現(xiàn)了7.1 %的轉(zhuǎn)換效率，從此開(kāi)啟了染料敏化太陽(yáng)電池的新時(shí)代。澳大利亞 M. Green研究小組10, 11將單晶硅電池的效率提升至 24.7 %。2010 年美國(guó)科學(xué)家 S. Wojtczuk報(bào)道了 InGaP/GaAs/InGaAs 的疊層

4、結(jié)構(gòu)太陽(yáng)電池，其轉(zhuǎn)換效率達(dá) 42.32.5 %，這是迄今為止太陽(yáng)電池所獲得的最高轉(zhuǎn)換效率12。Progress in Photovoltaics: Research and Applications期刊，每3個(gè)月就對(duì)不同類(lèi)型太陽(yáng)電池所獲得的最高轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。表1.1是2011年最新統(tǒng)計(jì)的太陽(yáng)電池最高轉(zhuǎn)換效率表（第 37 版）。表1-1不同類(lèi)型太陽(yáng)電池最高轉(zhuǎn)換效率電池分類(lèi)轉(zhuǎn)換效率（%）備注Si (crystalline) 25.00.5UNSW PERLSi (multicrystalline)20.40.5FhG-ISESi (amorphous)10.10.3Oerlikon Solar

5、 LabGaAs (thin film)27.60.8Alta DevicesCIGS (cell)19.60.6NREL, CIGS on glassDye sensitized10.40.3SharpOrganic polymer8.30.3KonarkaInGaP/GaAs/InGaAs(2-terminal)42.32.5Spire, bi-facialepigrowth從表 1.1 中可以看出，在實(shí)驗(yàn)室條件下，單晶硅太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到25.00.5 %，多晶硅太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到 20.40.5 %，銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到 19.60.6 %。它們均屬于

6、單結(jié)太陽(yáng)電池，由于受到Shockley-Queisser 的限制，在太陽(yáng)光譜下，單結(jié)轉(zhuǎn)換效率的極限值為 33 %；而采用疊層多結(jié)，則熱力學(xué)允許的最高光電轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到 93 %，因此采用疊層的方法獲得多結(jié)的結(jié)構(gòu)，理論上可以將電池的轉(zhuǎn)換效率提高兩到三倍19?；诖?，澳大利亞科學(xué)家 M. Green 提出了發(fā)展第三代太陽(yáng)電池的設(shè)想19, 20。第三代太陽(yáng)電池應(yīng)該具有如第二代太陽(yáng)電池（薄膜太陽(yáng)電池）成本相對(duì)低的特點(diǎn)，而在轉(zhuǎn)換效率上需要超越 Shockley-Queisser 的 33 %的限制，同時(shí)電池性能穩(wěn)定、材料來(lái)源豐富21。雖然在實(shí)驗(yàn)室制作的各種類(lèi)型太陽(yáng)電池，均能獲得較高的轉(zhuǎn)換效率，但實(shí)際商

7、用的電池效率（圖 1.4）則與之還有較大的差距。因此在將實(shí)驗(yàn)室所得到的研究成果向市場(chǎng)轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，還有很長(zhǎng)的路要走。自 1954 年人類(lèi)首先將硅電池用于人造衛(wèi)星，從而開(kāi)創(chuàng)了太陽(yáng)電池的新紀(jì)元至今，太陽(yáng)電池已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。但是，制約太陽(yáng)電池廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素就是其生產(chǎn)成本高。迄今，占太陽(yáng)電池主導(dǎo)地位的材料是晶體硅，它占太陽(yáng)電池成本的 2/3 以上。要把地球上以二氧化硅形式存在的硅還原并制成晶體硅（太陽(yáng)能級(jí)單晶硅純度要求達(dá) 99.9999 %以上），需要漫長(zhǎng)的工序和大量的能源消耗。為此，要降低太陽(yáng)電池的成本，就必須不用硅或者少用硅。取代硅制作太陽(yáng)電池的材料很多，但是至今采用的原材料或者是貴重稀

8、缺（如釕、銦）、或者是有毒（如鎘、碲、砷），因而使太陽(yáng)電池的發(fā)展受到了限制。為此，還需選用其它材料。碳是地球上豐富的元素，獲取純碳要比獲取純硅更加容易而且價(jià)廉。表1.4 單晶硅材料與碳納米管性能對(duì)比密度（g/cm3）禁帶寬度（eV，300K）電子遷移率（cm2/（Vs），300K）空穴遷移率（cm2/（Vs），300K）單晶硅2.331.121350500碳納米管0.81.0可調(diào)105103采用納米技術(shù)，制成碳納米管，有可能是太陽(yáng)電池中硅的候選材料。為此，將晶體硅和碳納米管的性能進(jìn)行對(duì)比，列于表 1.4。由表 1.4 中可以看出，碳納米管與晶體硅相比，多個(gè)指標(biāo)不亞于晶體硅。碳納米管是基于納米技

9、術(shù)“自下而上”組建而成的，可以按照需要，將碳納米管制成單壁、雙壁或者多壁碳納米管，也可以將其表面進(jìn)行處理或者負(fù)載其它物質(zhì)以改變其性能。為此，選用了碳納米管部分取代 p-n 結(jié)硅太陽(yáng)電池中的硅材料?？紤]到碳納米管是以空穴傳導(dǎo)為主的性能特點(diǎn)，擬定的技術(shù)方案是：合成具有平方厘米以上量級(jí)呈宏觀尺度的碳納米管薄膜，與 n 型晶體硅組成太陽(yáng)電池，從而取代其中 p 型硅；同時(shí)，在太陽(yáng)電池的制作過(guò)程中也可以省略繁瑣的熱擴(kuò)散等工藝，從而降低太陽(yáng)電池的成本。2. 異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池材料體系及常用結(jié)構(gòu)2.1 TCO/TiO2/P3HT/Au三明治式結(jié)構(gòu)的p-n異質(zhì)結(jié)的太陽(yáng)能電池2005年5月份，Kohshin Tak

10、ahashi等發(fā)表了TCO/TiO2/P3HT/Au三明治式結(jié)構(gòu)的p-n異質(zhì)結(jié)的太陽(yáng)能電池，電池結(jié)構(gòu)如圖1。圖1 ITO/PEDOT:PSS/CuPc/PTCBI/Al結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)圖圖2 TCO/TiO2/P3HT/Au電池結(jié)構(gòu)示意圖同時(shí)采用了卟啉作為敏化劑吸收光子，產(chǎn)生的電子注入到TiO2的導(dǎo)帶，有效地增加了短路電流。測(cè)得的短路電流JSC=1.11mA/cm2,開(kāi)路電壓VOC=0.50V，填充因子FF=48%，能量轉(zhuǎn)化效率PCE=0.26%。2.2 PCBM/phthalocyanine(CuPc)異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池2006年，美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的Chih-wei Chu等人用PCBM

11、與phthalocyanine(CuPc)制成聚合物與有機(jī)小分子異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池，拓展了對(duì)光譜范圍的吸收，并通過(guò)平衡施主和受主的載流子傳輸，使效率由0.74%提高到1.18%。其器件結(jié)構(gòu)如圖3所示：圖3（a）器件結(jié)構(gòu)圖（b）器件能帶簡(jiǎn)圖2.3 poly(3-hexylthiophene)(P3HT)/6,6-phenyl-C71-butyric acid methylester (PCBM)/TiO2體異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池2007年，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)的研究人員用poly(3-hexylthiophene)(P3HT)和6,6-phenyl-C71-butyric acid methylester

12、(PCBM)以及TiO2制作了體異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池9，其開(kāi)路電壓為641mV,短路電流達(dá)到12.4mA/cm2。圖4為其器件結(jié)構(gòu)圖。圖4 器件結(jié)構(gòu)圖2.4 P3HT/TiO2異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池吉林大學(xué)課題組對(duì)P3HT/TiO2異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池材料及器件進(jìn)行了研究。器件結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。能級(jí)結(jié)構(gòu)如圖6所示。圖5 P3HT/TiO2異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池器件結(jié)構(gòu)圖圖6 器件能級(jí)結(jié)構(gòu)圖用Keithley，SMU2601測(cè)得在AM1.5G光照下，該異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池開(kāi)路電壓達(dá)到0.75V，短路電流0.8mA,效率為0.24%。對(duì)其吸收光譜進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)在500-600nm波段有強(qiáng)吸收。2.5 高效率n-nc-S

13、iH/ p-c-Si 異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池中科院物理科學(xué)院采用熱絲化學(xué)氣相沉積技術(shù)( HWCVD) ,系統(tǒng)地研究了納米晶硅層(尤其是本征緩沖層) 的晶化度以及晶體硅表面氫處理時(shí)間對(duì)nc-SiH/c-Si 異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池性能的影響,通過(guò)C-V 和C-F 測(cè)試分析了不同氫處理時(shí)間和本征緩沖層氫稀釋度對(duì)nc-SiH/ c-Si 界面缺陷態(tài)的影響,運(yùn)用高分辨透射電鏡觀察了不同的本征緩沖層晶化度的nc-SiH/ c-Si 異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的界面,優(yōu)化工藝參數(shù),在p 型CZ 晶體硅襯底上制備出轉(zhuǎn)換效率為17.27 %的n-nc-SiH/ i-nc-SiH/ p-c-Si異質(zhì)結(jié)電池。電池制備采用HWCVD 技

14、術(shù),鉭絲(Ta) 作為熱絲,本征層和摻雜層在同一腔體制備,襯底是p 型CZ 晶體硅,電阻率為35 cm ,c-Si 背面電極為Al 背場(chǎng)接觸,薄膜沉積前分別用HF 溶液和原子氫處理晶體硅表面。發(fā)射極薄膜沉積參數(shù)為:熱絲溫度Tf = 1800 , 沉積氣壓Pg = 2Pa , 襯底溫度Ts =250 ,氫稀釋度S H = H2 / ( H2 + Si H4 + PH3 ) =90 % ,摻雜濃度比R = PH3 / Si H4 = 015 %2 %. 本征緩沖層沉積參數(shù)為: Tf = 1800 , Pg = 2Pa , Ts =250 , S H = 099 %. 透明導(dǎo)電膜( ITO) 通過(guò)真

15、空蒸發(fā)法制備. 通過(guò)C-V和C-F測(cè)試研究了異質(zhì)結(jié)界面缺陷態(tài),測(cè)量了不同沉積條件下n-nc-SiH/ i-nc-SiH/ p-c-Si異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的量子效率和J-V曲線,電池的J-V 特性是在AM1.5 為100mW/ cm2太陽(yáng)模擬器照射下測(cè)得。2.6 II型半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)納米晶的制備及其在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所有機(jī)固體院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)II 型半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)納米晶在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。具有type II 型的半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)納米晶能級(jí)位錯(cuò)的納米晶可以使得光照產(chǎn)生的激子在空間內(nèi)電荷分離，因而是一類(lèi)潛在光伏電池材料。CdSe 和CdTe 都具有比較寬的吸收光譜，在薄膜太陽(yáng)能電

16、池和聚合物太陽(yáng)能電池中具有優(yōu)異的性能，并且其異質(zhì)結(jié)能級(jí)交錯(cuò)為type II 結(jié)構(gòu)。在本研究中，我們首先通過(guò)溶液外延的辦法，從CdTe 四臂棒進(jìn)行外延制備了半導(dǎo)體CdTe-CdSe 的多臂棒狀異質(zhì)結(jié)納米晶，從CdSe 納米棒進(jìn)行外延生長(zhǎng)得到了CdSe-CdTe 球棒和棒狀異質(zhì)結(jié)納米晶，并研究了制備的半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)納米晶的光學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而研究了這些半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)納米晶在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用。3. 碳納米管薄膜-硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池的原理及載流子運(yùn)輸特性3.1 碳米管薄膜-硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池原理異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池能量轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)是異質(zhì)結(jié)的光生伏特效應(yīng)。當(dāng)光照射到pn或np結(jié)上時(shí)，產(chǎn)生電子一空穴對(duì)，在半導(dǎo)體內(nèi)部結(jié)附近生

17、成的載流子沒(méi)有被復(fù)合而到達(dá)空間電荷區(qū)，受內(nèi)建電場(chǎng)的吸引，電子流入n區(qū)，空穴流入p區(qū)，結(jié)果使n區(qū)儲(chǔ)存了過(guò)剩的電子，p區(qū)有過(guò)剩的空穴。它們?cè)趐n/np結(jié)附近形成與勢(shì)壘方向相反的光生電場(chǎng)。光生電場(chǎng)除了部分抵消勢(shì)壘電場(chǎng)的作用外，還使p區(qū)帶正電，n區(qū)帶負(fù)電，在n區(qū)和P區(qū)之間的薄層就產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這就是光生伏特效應(yīng)。此時(shí)，如果將外電路短路，則外電路中就有與入射光能量成正比的光電流流過(guò)，這個(gè)電流稱(chēng)作短路電流，另一方面，若將PN結(jié)兩端開(kāi)路，則由于電子和空穴分別流入N區(qū)和P區(qū)，使N區(qū)的費(fèi)米能級(jí)比P區(qū)的費(fèi)米能級(jí)高，在這兩個(gè)費(fèi)米能級(jí)之間就產(chǎn)生了電位差VOC?？梢詼y(cè)得這個(gè)值，并稱(chēng)為開(kāi)路電壓。由于此時(shí)結(jié)處于正向偏置，因此

18、，上述短路光電流和二極管的正向電流相等，并由此可以決定VOC的值。在金屬（類(lèi)金屬）材料與半導(dǎo)體材料接觸的過(guò)程中，根據(jù)兩者功函數(shù)和半導(dǎo)體導(dǎo)電類(lèi)型的不同，分為兩種情況：肖特基接觸和歐姆接觸。對(duì)于 n 型半導(dǎo)體材料，當(dāng)金屬材料的功函數(shù)大于半導(dǎo)體材料的功函數(shù)時(shí)，接觸為肖特基接觸，具有整流效應(yīng)；相反，當(dāng)金屬材料的功函數(shù)小于半導(dǎo)體材料的功函數(shù)時(shí)，接觸為歐姆接觸。硅的功函數(shù)因其摻雜濃度不同而不同，對(duì)于電阻率為 24cm 的 n 型硅，其功函數(shù)為 4.31 eV101，碳納米管的功函數(shù)因其結(jié)構(gòu)等略有不同，文獻(xiàn)中所報(bào)道的4.74.9 eV109，高于電阻率為 24cm的 n 型硅的功函數(shù)。因此碳納米管與其的接觸

19、為肖特基接觸高于電阻率為 24cm的 n 型硅的功函數(shù)。因此碳納米管與其的接觸為肖特基接觸，這樣就為碳納米管與 n 型硅構(gòu)成異質(zhì)結(jié)用于太陽(yáng)電池，提供了理論上的可能。圖 3.1 為碳納米管薄膜-硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池的模型。其主要材料為碳納米管薄膜和電阻率為 24cm的 n 型硅基底，兩者相互接觸形成異質(zhì)結(jié)，從而構(gòu)成太陽(yáng)電池。在入射光的照射下，硅產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，其中電子通過(guò) n 型硅傳導(dǎo)至外電路，空穴通過(guò)碳納米管薄膜傳導(dǎo)至外電路。碳納米管薄膜在其中具有兩個(gè)作用，第一是作為結(jié)的一部分，與硅形成異質(zhì)結(jié)產(chǎn)生內(nèi)建電場(chǎng)，分離光生電子-空穴對(duì)；第二是作為透明上電極，將內(nèi)建電場(chǎng)分離的空穴進(jìn)行收集并傳導(dǎo)至外電路。碳

20、納米管薄膜與外電路通過(guò)銀膠連接。為了保證硅一側(cè)所收集到的電子可以有效的轉(zhuǎn)移至外電路，需要在 n 型硅基底下側(cè)制備下電極，下電極需選取功函數(shù)低于 n 型硅的材料，從而與 n 型硅形成歐姆接觸。可供選擇的金屬材料包括鈦、銦鎵合金等。本論文中以熱蒸鍍 10 nm 的鈦層，繼而在其上蒸鍍 50 nm 的金層作為下電極，電極方阻小于 1/sq.。圖3.1碳納米管薄膜-硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池模型3.2碳納米管薄膜-硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池能帶圖作者組裝太陽(yáng)電池中使用摻磷的n型單晶硅片，其禁帶寬度（Eg）為1.12eV，電子親和能（真空能級(jí)與導(dǎo)帶底的能級(jí)差，）為4.05eV，電阻率為24cm，載流子濃度為 11015cm

21、-3，與其對(duì)應(yīng)的費(fèi)米能級(jí)（Ef，等同于硅的功函數(shù)WSi）為4.31eV，導(dǎo)帶底與費(fèi)米能級(jí)的差（En）為0.26eV。前文已經(jīng)論證了碳納米管薄膜在太陽(yáng)電池中，宏觀上表現(xiàn)為金屬性。文獻(xiàn)中報(bào)道的碳納米管的功函數(shù)（WCNT）不盡相同，主要集中在4.74.9eV之間109，這里選取4.8eV。圖3.2是熱平衡狀態(tài)下，碳納米管與n型單晶硅接觸的能帶圖。當(dāng)碳納米管與n型硅接觸時(shí)，在熱平衡狀態(tài)下，兩者的費(fèi)米能級(jí)相等，從而相對(duì)于碳納米管的費(fèi)米能級(jí)，n型硅的能帶整體向下移動(dòng)，在兩者接觸的界面處，硅的能帶相上彎曲，形成電子的勢(shì)壘。以q表示電子電量Vbi表示內(nèi)建電勢(shì)，因此硅一側(cè)的勢(shì)壘高度115為：qVbi=WCNT-

22、WSi=0.49eV 3-1碳納米管一側(cè)的肖特基勢(shì)壘高度為：qbi=qVbi+En=WCNT-=0.75eV 3-2圖3.2 熱平衡狀態(tài)下碳納米管-n型硅能帶圖碳納米管與n型硅接觸產(chǎn)生內(nèi)建電場(chǎng)，電場(chǎng)方向由n型硅指向碳納米管。因此在光照下，n型硅吸收入射光子并將其轉(zhuǎn)換為電子-空穴對(duì)，在內(nèi)建電場(chǎng)的作用下，空穴沿電場(chǎng)線方向傳遞，被碳納米管收集并傳入外電路，電子被n型硅收集，通過(guò)下電極傳入外電路，因此太陽(yáng)電池對(duì)外供電過(guò)程中，碳納米管為正極，n型硅為負(fù)極。3.3 碳納米管薄膜-硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池的特性參數(shù)通過(guò)對(duì)電池的明特性（光照下）以及暗特性（無(wú)光照）的電流-電壓曲線進(jìn)行測(cè)量（圖 2.12），可以計(jì)算出電

23、池的主要性能參數(shù)如下：開(kāi)路電壓（Voc）：在明特性曲線中，電流為0時(shí)所對(duì)應(yīng)的電壓，其大小主要由電池材料的性質(zhì)決定；短路電流（Isc）：在明特性曲線中，電池處于短路狀態(tài)時(shí)的電流。這主要是由有效分離的光生載流子數(shù)量決定。電池的短路電流取決于電池的受光面積（S），因此在實(shí)際表征中，常用短路電流密度(Jsc)對(duì)其進(jìn)行表征：Jsc=IscS 3-3填充因子（FF）：圖 2.12 的明特性曲線在第四象限的各個(gè)點(diǎn)，均代表在不同的負(fù)載（測(cè)量過(guò)程中數(shù)字源表即為負(fù)載）分壓下，通過(guò)負(fù)載的電流的值。因此，在開(kāi)路電壓點(diǎn)，負(fù)載分壓為Voc，通過(guò)電流為0，對(duì)應(yīng)電池的輸出功率為0；在短路電流點(diǎn)，負(fù)載分壓為0，通過(guò)電流為Isc

24、，對(duì)應(yīng)電池的輸出功率也為0；因此在明特性曲線中，存在一點(diǎn)的電流-電壓曲線上滿足電壓與電流的乘積，即輸出功率為最大值，記為Pm，相應(yīng)的電壓和電流記為Vm、Im。填充因子定義為：FF=VmImVocIsc 3-4填充因子受太陽(yáng)電池串聯(lián)電阻和并聯(lián)電阻等的影響，其中電池串聯(lián)電阻越小，填充因子越高；而并聯(lián)電阻越大，填充因子越高。轉(zhuǎn)換效率（）：定義為電池的最大輸出功率（Pm）與入射光的功率（Pin）的比值。因此有：=VocIscFFPin 3-5串聯(lián)電阻（Rs）：在暗特性曲線中，對(duì)較大的正偏壓部分進(jìn)行直線擬合，所得到的斜率為串聯(lián)電阻的倒數(shù)108；并聯(lián)電阻（Rsh）：在暗特性曲線中，對(duì)負(fù)偏壓部分進(jìn)行直線擬合

25、，所得到的斜率為并聯(lián)電阻的倒數(shù)108。圖3.3 太陽(yáng)電池的電流-電壓曲線(a)明特性曲線；(b)暗特性曲線3.4 碳納米管薄膜對(duì)異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池特性參數(shù)的影響3.4.1 碳納米管薄膜不同面積表 3.1 不同面積的太陽(yáng)電池性能對(duì)比電池面積（cm2）開(kāi)路電壓(V)短路電流密度(mA/cm2)填充因子(%)轉(zhuǎn)換效率(%)0.49 0.5625.454.27.70.090.5325.762.38.5在標(biāo)準(zhǔn)光源（AM1.5, 100 mW/cm2）下，對(duì)上述方法所制備的不同面積的太陽(yáng)電池進(jìn)行測(cè)試。電池的明特性曲線如圖3.4a所示，并對(duì)電池的開(kāi)路電壓、短路電流密度、填充因子和轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行匯總，如表3.1所示。光照下，碳納米管薄膜-硅太陽(yáng)電池顯示很好的光電