陈其扬，石 磊，闫祖威

(内蒙古农业大学 理学院，内蒙古 呼和浩特 010018)

1 引 言

随着温室效应的日益加剧以及传统能源的消耗殆尽，环境危机和能源危机是摆在人类面前的两个最严峻的问题。太阳能作为可再生新能源之一，获取方便，没有污染，具有重要的开发和利用价值。自1953年美国贝尔实验室首先研制出世界上第一块无机硅太阳能电池以来[1]，太阳能电池行业得到了极大的发展。迄今为止，已经涌现出各种类型的太阳能电池。目前，太阳能电池按照制备材料的不同主要可分为晶体硅太阳能电池、硅薄膜太阳能电池、有机聚合物太阳能电池、化合物半导体量子点太阳能电池等[1-4]。量子点太阳能电池是一类利用纳米结构或纳米材料制备的太阳能电池。由于量子点自身的特殊结构，具备了包括量子尺寸效应、量子限域效应、表面效应、量子隧穿效应、库伦阻塞效应等在内的诸多特点[5]，因而量子点太阳能电池已成为人们研究的热点。与传统太阳能电池相比，量子点太阳能电池作为第三代太阳能电池，不仅制作成本低，而且能量转换效率高，其转换效率的理论值可高达63.2%[6]。自1961年Shockley和Queisser用细致平衡理论计算出能量间隙为1.1 eV的单结太阳能电池转换效率上限约为33%后[7]，该理论被广泛地应用于计算量子点太阳能电池的效率值，并且越来越多的学者们对如何提高太阳能电池的转换效率产生了很大兴趣，并开展了大量研究。

此前，关于太阳能电池转换效率的计算都是基于假设吸收一个光子只产生一个电子-空穴对，而近年来，人们发现了纳米尺度的半导体材料在吸收一个较高能量的入射光子后产生多个电子-空穴对的物理现象，并将其称为多重激子效应[8-10]。……