太阳能电池是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器件,当太阳能电池受到阳光照射时,电子接受光能,向N型区移动,使N型区带负电,同时空穴向P型区移动,使P型区带正电。这样,在P-N结两端便产生了电动势,太阳能电池的转化效率定义为其输出的电功率与吸收的太阳光能功率之比值,迄今为止使用晶体硅制成的太阳能电池在市场上占据了94％以上的份额,然而,硅自身也存在很大的缺点,比如由于硅的禁带宽度很大,因此太阳光中波长超过1100nm的部分都无法被晶体硅所吸收。太阳电池发展过程分为三代,即第一代晶体硅太阳电池,第二代薄膜太阳电池和第三代高效太阳能电池,第三代高效太阳能电池中就包括中间带太阳能电池,其中最容易实现的就是杂质带太阳能电池,目前杂质带太阳电池所要解决的首要问题,就是如何有效地形成稳定的中间杂质带。幸运的是,通过用高能量密度的飞秒激光脉冲照射半导体硅的表面,哈佛大学的Eric Mazur教授发现了黑硅这种新的材料,他具有良好的光电特性,并且易掺杂形成中间杂质带。之前大量的研究对中间带太阳能电池的理论转化效率极限做了推算,但是没有具体数据的计算,我们通过改进三能级吸收模型,提出了四能级吸收模型,继续推进了研究,使用太阳光谱的数据,通过matlab编程的计算,以有两种硫族元素作为杂质能级掺杂的情况为例,给出了一种计算黑硅的太阳光吸收效率与杂质能级所处位置之间关系的简单方法,我们的计算结果显示,当有两种S族元素的杂质能级被引入黑硅时,太阳能吸收的损失最小情况为0.332,换而言之,为了达到最高的太阳光能吸收效率,我们应当通过往硅中掺杂 Te0(0.307eV)和Te+(0.411eV)来产生杂质能级,此时太阳光能的吸收率为1-0.332=0.668。为了进一步的计算这种太阳能电池理论上最大的转化效率,我们还需要根据细节平衡理论进一步的分析,这种太阳能电池的转化效率与掺杂的两种杂质能级的位置之间的关系,并且在将来,我们还需要讨论一个光子产生不止一对电子空穴的情况以及有很多杂质能级掺杂的情况。尽管如此,这个研究成果提供了我们一个相对简单的选择两个合适的杂质能级的方法来提高黑硅制成的太阳能电池效率,这对于中间带太阳能电池的研究具有十分积极的意义。