以錳摻雜形成中間能帶與表面電漿結構為特色之太陽能元件

Abstract

本論文主要分為兩大部分。第一部分針對錳摻雜於氮化鎵與氮化鋁鎵雙層結構作為p-i-n太陽能電池之主動層進行光電特性的探討。利用穿透率量測、電致發光光譜及太陽能模擬量測太陽能電池相關參數，了解元件光電特性，並透過外部量子效應與各種結合雙雷射系統之量測，深入了解中間能帶的吸收特性與載子傳輸機制。 在AM1 5G太陽光模擬量測結果中，錳摻雜的試片光電流有顯著提升，使得元件光電轉換效率提升。而從外部量子效應量測，可以推斷光電流的增加，是因為中間能帶的形成，材料可以吸收額外長波段的光子所致。而從電致發光頻譜量測可於長波段觀察到額外的光訊號，推測確實有中間能帶的形成所造成的發光，利用其發光波長換算能階位置，與文獻對照相符合。 第二部分則是氮化鎵摻雜錳結合表面電漿子應用於光電化學系統產氫之研究。依據論文第一部分之研究，利用氮化鎵摻雜錳形成中間能帶作為半導體表面材料，增加額外長波段光子之吸收，並結合表面電漿共振，增加可見光波段的吸收，及散射現象，增加光電元件對於入射光的吸收。預期可以提升光電流，同時產生更多的氫氣。 從長時間光電化學產氫實驗可以發現具有表面電漿結構的試片，電流密度、氫氣產量、能量轉換效率與氫氣產率皆優於原試片。並利用濾光片，僅利用波長大於400nm的光能入射至工作電極，證實具有金屬銀奈米粒子結構之元件因光散射效應可增加光捕捉的能力，並於可見光波段有額外的吸收，有效提高光電流、提升效率。

Date of Award	2017 Aug 16
Original language	Chinese
Supervisor	Jinn-Kong Sheu (Supervisor)