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太阳能电池和光电化学
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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