傳統(tǒng)的太陽能電池工作原理很簡單：當(dāng)光照射到pn結(jié)上時，產(chǎn)生電子一空穴對，在pn結(jié)附近生成的載流子沒有被復(fù)合而到達(dá)空間電荷區(qū)，受內(nèi)建電場的吸引，電子流入n區(qū)，空穴流入p區(qū)，結(jié)果使n區(qū)儲存了過剩的電子，p區(qū)有過剩的空穴。它們在pn結(jié)附近形成與勢壘方向相反的光生電場。光生電場除了部分抵消勢壘電場的作用外，還使p區(qū)帶正電，n區(qū)帶負(fù)電，在n區(qū)和p區(qū)之間的薄層產(chǎn)生了電動勢。但由于被激發(fā)的自由電子和空穴在同一區(qū)域，電子和空穴經(jīng)常發(fā)生相互抵消現(xiàn)象，從而導(dǎo)致太陽能電池的效率很低。

　　為了使pn結(jié)更薄，同時解決自由電子抵消問題，研究人員將兩個半導(dǎo)體聯(lián)合起來形成納米同軸半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。這樣的納米電纜可以有兩種不同方式：一種的內(nèi)芯是氮化鎵（GaN），外層是磷化鎵（GaP）；另外一種則相反。兩種電纜的內(nèi)芯直徑大約為4個納米左右。

　　當(dāng)光子投射到納米電纜的外層后，激發(fā)出電子，并在半導(dǎo)體材料之間發(fā)生了空穴與自由電子的高效率分離。同軸電纜結(jié)構(gòu)既起到了電池的作用，又起到了普通電纜的作用，解決了電子的分離問題（因為氮、鎵與磷具有不同的導(dǎo)電性）。最終，由于一系列復(fù)雜的量子效應(yīng)，與內(nèi)芯半導(dǎo)體發(fā)生相互作用的外層半導(dǎo)體可以接受更寬的可見光范圍，從而大大提高了太陽能電子的性能。除此之外，同軸納米電纜可以在微電子技術(shù)，特別是未來的納米計算機(jī)中獲得廣泛應(yīng)用。

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