材料物理课件3第三章 光伏材料物理-量子点太阳能电池.ppt

量子点太阳能电池;量子点的概念 量子点(QuantumDots一QDs)是准零维的纳米材料，由少量的原子所构成。是指颗粒半径(或三个维度的尺寸)小于材料激子玻尔半径的金属或半导体颗粒，其内部电子在各方向上的运动都受到局限，所以量子局限效应特别显著。由于量子局限效应会导致类似原子的不连续电子能级结构，因此量子点又被称为“人造原子”。 如果将某一个维度的尺寸缩到小于一个激子波尔半径，此时电子只能在另外两个维度所构成的二维空间中自由运动，这样的系统我们称之为量子阱；如果我们再将另一个维度的尺寸缩到小于一个波长，则电子只能在一维方向上运动，我们称之为量子线；当三个维度的尺寸都缩到一个波长以下时，就成为量子点了。 ;量子点的制备方法;量子点的制备方法;量子点的制备方法小结;能态密度 对于不同维度的电子体系，许多独特的光学性质来源于它们的态密度。态密度是指单位体积在能量E附近单位能量间隔内的电子态数。每一个量子态可被自旋向上和向下的两个电子所占据。;Quantum well: particle confined by a 1-D potential well, but free in other 2-D, quantum states labeled by n, kx and ky: ;Relaxing Electron Emits Fixed Radiation Electrons relax back to the top edge of the valence band from the bottom edge of the conduction band. This causes the fixed emission peak of semiconductors.;Quantum Dots  - Quantum Confinement ; Concept of Quantum Confinement Effect ;; ;Exciton Bohr Diameter;Optical Properties Of Quantum Dots;(A) Excitation ( dashed) and fluorescence ( solid) spectra of fluorescein; (B) A typical water-soluble nanocrystal sample in PBS;染色稳定性;量子点在生物上的应用;单个波长可激发所有的量子点，而不同染料分子的荧光探针需多个激发波长。 应用范围广：可用于多领域和多仪器 多种颜色：颜色取决于量子点的大小，在同一激发波长下，可发出多种激发光，达到同时检测多种指标的要求。 抗光致漂白性 安全：细胞毒性低，可用于活细胞及体内研究 荧光时间长：荧光时间较普通荧光分子长数千倍，便于长期跟踪和保存结果;QD可用于非同位素标记的生物分子的超灵敏检测，如在QD表面连接上巯基乙酸（HS-CH2COOH),从而使量子点既具有水溶性，还能与生物分子（如蛋白质、多肽、核酸等）结合，通过光致发光检测出QD，从而使生物分子识别一些特定的物质。;量子点在生物上的应用（传感器）;生物芯片技术：量子点色彩的多样性满足了对生物高分子（蛋白质、DNA）所蕴含海量信息进行分析的要求：;在生物检测中的其它应用;;*;Multiple exciton generation （MEG）;Quantum dot sensitized solar cell （QSSC）