压电半导体光电池输出特性的机械调控研究

压电PN结光电池的性能与其内部的势垒构型和载流子分布密切相关,因此其输出性能可以通过压电性诱导的压电势改变载流子的输运特性来调控.然而,经典PN结模型因引入了耗尽层等假设而无法描述势垒区内多物理场与载流子的耦合作用,导致其预测结果严重失真.因此,针对光电池的核心基本单元PN结,建立了力-电-光与载流子全域耦合作用的多场耦合模型,研究了外加机械载荷对ZnO光电池输出特性的调控机理.结果表明:光照强度固定时,光电池的短路电流、开路电压和最大输出功率均随着压应力的增大而逐渐增加;相反,拉应力不利于光电池性能的提升.此外,研究还发现,加载区范围大于光照区或n/p区单侧同时受到光照和压应力作用时的调控效果更佳.