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太阳能电池和光电化学.pdf

发布:2017-09-21约2.54万字共66页下载文档
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材料电化学之光电化学 太阳能电池 费米能级 对于金属,绝对零度下,电子占据的最高能级 就是费米能级。费米能级以下的能级都被电子所 填充 费米函数:如果某能带中的一个能级的能量设为 E,则该能级被电子占据的概率是符合一个函数规 律的即为f(E),f(E)称为费米函数。 当f(E)=1/2时,其中的E值对应的能级为费米 能级。 费米-狄拉克分布函数 低温下(0K),晶体的某一能级以下的所有可能能态都被两个电子占据,该能级 称为费米能级 (E)。 F 半导体在热平衡状态下,电子或空穴占据的几率与能级关系符合Fermi-Dirac分 布规律: E 1 f F ( E ) E − E F 1 + exp( ) K T T0 T=0 在T=0K,且能量小于Ev时, f(E)等于 E F 1,而能量大于Ev时, f(E)等于0 T: 热力学温度, K:玻尔兹曼常量, ) E ( F f EF :费米能级 0 0.5 1 允许能态被电子占据的方式 金属:EF在允带之内,绝缘体 和半导体:EF在禁带之中 E F E F E F (c) 半导体 (a)在金属中 (b)在绝缘体中 本征型半导体 n =p 电子和空穴的浓度 E = (Ec+Ev)/2 +kT/2ln ( F Nv/Nc) E c E EF Nc 和Nv:导带和价带的有 F 效态密度 E v 电子在导带的浓度和空穴在价带 0.5 1 中的浓度相同 状
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