[发明专利]具有隧穿势垒嵌在无机基质中的量子点的中能带光敏器件

权利要求书

1.一种太阳能电池器件，包括：

多个量子点，包括第一无机材料，每个量子点由第二无机材料覆盖，所述被覆盖的量子点被嵌入在第三无机材料的基质中，至少所述第一和第三无机材料是光导半导体，且第三无机材料的基质位于第一电极和第二电极之间，

所述第二无机材料，设置为隧穿势垒，以要求所述第三无机材料中的导带边缘处的电子执行量子机械隧穿，从而到达各个被覆盖的量子点内的第一无机材料，以及

第一量子态，位于每个量子点中的带隙上面，所述每个量子点处于第三无机材料的导带边缘和价带边缘之间，且所述多个量子点的第一量子态的波函数重叠作为中能带。

2.根据权利要求1所述的器件，所述量子点还包括第二量子态，其中，所述第二量子态在所述第一量子态上面，并在所述第三无机材料的导带边缘的±0.16eV的范围内。

3.根据权利要求1所述的器件，所述隧穿势垒的高度是所述第三无机材料的导带边缘和隧穿势垒的峰值之间的能级差值的绝对值，

其中，所述隧穿势垒的高度和电位分布以及覆盖每个量子点的所述第二无机材料的厚度的组合对应于电子将从第三无机材料隧穿到各个被覆盖的量子点内的第一无机材料中的在0.1和0.9之间的隧穿概率。

4.根据权利要求3所述的器件，其中，对于每个量子点，所述第二无机材料的覆盖厚度处于0.1至10纳米的范围内。

5.根据权利要求3所述的器件，其中，所述隧穿势垒的高度和电位分布以及覆盖每个量子点的所述第二无机材料的厚度的组合对应于电子将从第三无机材料隧穿到各个被覆盖的量子点内的第一无机材料中的在0.2和0.5之间的隧穿概率。

6.根据权利要求5所述的器件，其中，对于每个量子点，所述第二无机材料的覆盖厚度处于0.1至10纳米的范围内。

7.根据权利要求1所述的器件，其中，所述第二无机材料晶格匹配所述第三无机材料。

8.根据权利要求1所述的器件，还包括处于层叠关系的无机p-型层和无机n-型层，将所述第三无机材料中嵌入的所述被覆盖的量子点设置在p-型层和n-型层之间，其中，所述p-型层的导带边缘高于所述隧穿势垒的峰值。

9.根据权利要求1所述的器件，其中，对于每个量子点，所述第二无机材料的覆盖厚度在0.1至10纳米的范围内。

10.根据权利要求9所述的器件，其中，对于每个量子点，所述第二无机材料的覆盖厚度等于不超过穿过各个量子点中心的所述第一无机材料的平均截面厚度的10％。

11.根据权利要求1所述的器件，其中，所述第一无机材料和所述第三无机材料每个都选自由III-V化合物半导体、II-VI化合物半导体、PbS、PbSe、PbTe、SiC及其三元和四元合金构成的组。

12.根据权利要求11所述的器件，其中，所述第二无机材料是选自由III-V化合物半导体、II-VI化合物半导体、PbS、PbSe、PbTe、SiC及其三元和四元合金构成的组的半导体。

13.根据权利要求11所述的器件，其中，所述第二无机材料是选自由氧化物、氮化物和氮氧化物构成的组的电绝缘体。

14.一种太阳能电池器件，包括：

第一电极和第二电极；以及

多个量子点，包括第一无机材料，每个量子点由第二无机材料覆盖，所述被覆盖的量子点被嵌入在第三无机材料的基质中，至少所述第一和第三无机材料是光导半导体，且第三无机材料的基质位于第一电极和第二电极之间，

所述第二无机材料，将所述第二材料设置为隧穿势垒，以要求所述第三无机材料中的价带边缘处的空穴执行量子机械隧穿，从而到达各个被覆盖的量子点内的所述第一无机材料，以及

第一量子态，位于每个量子点中的带隙下面，所述每个量子点处于所述第三无机材料的导带边缘和价带边缘之间，且所述多个量子点的第一量子态的波函数重叠作为中能带。

15.根据权利要求14所述的器件，所述量子点还包括第二量子态，其中，所述第二量子态在所述第一量子态下面，且在所述第三无机材料的价带边缘的±0.16eV内。