禁带宽度窄的半导体材料为什么不能做太阳能电池？请从理论上给予解释

【专家解说】：呵呵 兄弟这个问题问得很大，要是从理论上解释在百度知道里面是不行的，打公式费劲着呢。我简单给你说说吧~更深一步的探讨你可以给我邮件xinhu12@163.com，这样我可以发给一个我做的文档，里面就你这个问题我详细作答。兄弟之所以有这样的疑问的原因应该是：禁带宽度小，吸收光子多，产生的电子空穴对多，电池的效率就高，貌似这样分析很正确，其实则不然。要提高太阳能电池的效率要拓宽吸收光谱，没错，要产生更多的载流子也没有错。但是只是简单的拓宽光谱而不考虑光谱匹配，只是为了更多的产生载流子而不考虑载流子输运，这就有所偏废了，或者说你思维产生了片面性，进入了极端。打个比方你现在就是食堂老板，想多挣钱，你只有两个办法：1）减少原材料成本 2）吸引更多的人来买饭。你现在的想法是我把原材料的成本降低最低，这样我挣钱不就多了吗？但是一旦你的原材料成本降低过度，你的饭菜是不可能卖出去的。做电池也是一样，你不能只考虑优化某一点，偏废另一点，而是要在原材料成本和买饭人数之间去一个平衡，使效率达到最大化！你用禁带宽度极小的半导体材做成电池后，首先面临的问题就是两种半导体材料的接触电池差（也就是空间电势）极小，这样即使半导体材料能够较大的吸收光子，产生较多的电子空穴对，但是由于空间电势较小，不能驱动电子和空穴对尽快的转移到电池的两端，载流子很快就会被复合掉。这样产生的载流子再多也没用，因为它没有进入外电路驱动负载，对外电路不做功。所以这样看来只有被电池两极所收集的载流子才是真正的有意义、有效的载流子。另外，你知道光生电压约等于空间电势的一半，空间电势小，那光生电压更不用说了，这样的电池有意义吗？我的需要多少块才能驱动一个负载？我的需要多大面积的电池才能驱动一个负载？我的需要多少成本才能驱动负载？ 再跟兄弟说明下，兄弟的数学没有学好，即使以上分析我们都不知道，我们也可以判断出来，禁带宽度过窄的材料不适合做太阳能电池。为什么这样说呢？衡量太阳能电池的主要标志之一就是其光电转换效率（英文简写为PCE），顾名思义PCE=电能/光能，我们考虑一个能量hv的光子（hv>Eg），窄禁带宽度意味着Eg很小，也就是说hv-Eg>>0。实际上半导体材料吸收光子仅仅吸收了Eg的能，也就是说转换为电能的最大能量也就是Eg了，其他绝大部分能量（hv-Eg）都转换为晶格热了，这一部分能量不能转换为电能，只能以晶格震动的形式表现出来。这样你看看PCE的表达式，你是不是会发现Eg过小不是什么好事了吧！我们想获得较高的效率不单单要拓宽光谱吸收，更要注意光谱匹配，这就要求hv-Eg≈0越好，PCE才能趋近于100%。 不知道这样分析兄弟能否看懂，如有疑问继续追问，如果感觉我回到的可以请赶快给分，呵呵！