太阳能是最清洁的可再生能源。太阳能电池作为一种重要的光电能量转换器件,受到人们的热切关注。但是,太阳能电池的成本非常高,目前投入使用的太阳能电池的能量转换效率都远远低于其理论预测值。量子点最独特的性质就是调节量子点的尺寸,其能带结构就会发生变化,继而其吸收谱就会发生相应的变化。PN结是太阳能电池的基础。那么,研究掺杂硼、磷的硅量子点的性质就是十分有必要的。人们做了很多实验和理论计算研究了硅量子点的能带结构和光学性质,但是硅量子点的尺寸已经达到了纳米量级,在实验中很难准确的控制其尺寸。所以,理论计算是研究硅量子点性质的重要途径。材料科学模拟软件Materials Studio为我们提供了一个很好的理论计算平台。　　 本文采用Material Studio中的CASTEP模块,建立了硅量子点模型,并对不同尺寸的本征硅量子点在不同算法和不同精度下的性质进行了模拟计算,分析了其能带结构、态密度和光学性质。计算结果表明,随着硅量子点尺寸的逐渐减小,其禁带宽度Eg逐渐增大,导带能级越来越少并且越来越稀疏。当硅量子点的直径大于20(A)时,硅量子点的禁带宽度受其尺寸的影响会越来越小,最后趋于一个定值。随着硅量子点尺寸的减小,其主吸收峰发生蓝移,吸收系数越来越大,吸收谱的展宽也越来越大,吸收峰越来越分散。相比用交换-关联势LDA进行计算,sx-LDA计算得到的能带结构和吸收谱结果更精确。选择计算精度Medium计算得到的能带结构和吸收谱结果与选择计算精度Fine计算得到的结果基本一致。　　 本文以本征硅量子点Si87H76为基底,建立了对其不同位置掺杂相同数目的B、P原子以及在等价位置掺杂不同数目的B原子、P原子的硅量子点模型,并分析了这些硅量子点的性质。结果表明,用B原子或P原子替代硅量子点Si87H76最外层只有一个悬挂键的硅原子时,硅量子点的能量最低。在硅量子点Si87H76中掺杂B原子后,B原子在Si87H76的禁带中引入了掺杂能级。掺杂的B原子的数目越多,硅量子点Si87H76的禁带中引入的掺杂能级就越多,硅量子点的主吸收峰发生蓝移。而在硅量子点Si87H76中掺杂P原子后,P原子在Si87H76的导带中引入了掺杂能级。掺杂的P原子的数目越多,硅量子点的吸收系数越大。　　 总体来说,调节硅量子点的尺寸以及调节硅量子点中掺杂的B原子、P原子的数目都可以调节硅量子点的禁带宽度和吸收谱,让其可以吸收波长范围更宽的太阳光。将不同尺寸的本征硅量子点和掺杂了B原子、P原子的硅量子点混合镶嵌在体硅中,再以这种材料作为太阳能电池的原料,就可以拓宽太阳能电池的吸收谱,进一步提高了太阳能电池的对太阳能的转化率。