● 摘要
目前，在探索第三代太阳电池的研究中，量子太阳电池是各国科学家热门活跃的研究内容之一。量子点太阳电池是将宽带隙小尺寸的量子点材料插入传统半导体低带隙大尺寸的基质材料薄层中，产生微带结构的新型结构电池。通过调节量子点尺寸和层数可以产生不同量子限制效应的中间带，从而改变电池的能带吸收范围。量子点中间带太阳电池因其独特的量子尺寸限制效应，能捕获低能量光子，具有与其它吸光材料相比显著的优势，具有很高的研究价值。
插入某种特定尺寸的量子点层，只能吸收有限的固定范围的光谱。因此，为了进一步减少光子能量损失，本文在普遍插入相同粒径量子点层的基础上进行改进，采用插入不同尺寸的量子点以吸收更多的入射光子，提高电池的转换效率。
本文主要研究了插入多尺寸不同层数量子点的太阳电池特性，包括在GaN半导体材料中插入InGaN量子点，其量子点尺寸、层数、载流子复合寿命等对电池的暗电流、开路电压和最终转换效率的影响，以及加入应力补偿层后电池性能的改善情况。在此研究基础上，本文给出了一种理论转换效率比较高的多尺寸量子点太阳电池的设计，在GaN基质上掺杂尺寸均匀增大的InGaN量子点，电池的理论转换效率可达到16%-25%。最后简要说明目前制作实用化多尺寸量子点太阳电池中会遇到的一些问题及未来可能的研究方向。