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当使用标准假设时，由于栅极电容的不确定性，表面耗尽的影响，以及非均匀掺杂分布，提取的流动性和载流子浓度值会有很大的误差。Khanal和吴（67）使用有限元法（FEM）模拟表明，当在平面模型上使用电容时，流动性的测量会有两个到十个误差的存在。小直径的薄背栅氧化物（67）低掺杂的纳米线会有更大的误差。锗纳米线的顶端栅极电容的测量结果表明，如果使用FEM代替分析模型（68），误差几乎可以消除。加内特等人（30）使用电容—电流测量法，能提取径向载流子浓度剖面和硅纳米线的表面密度。其中符合扩散模拟，平面空着样品和表面密度的文学价值。这是个令人鼓舞的结果，因为这意味着，适当的表面钝化，可以使纳米线太阳能电池的表面复合能够达到和平面单元格相同低的水平（每单位面积）。这个结果也表明，直径小于100nm和掺杂水平接近1×1017cm−3的非钝化的纳米线可以很容易的表面状态完全的耗尽（69）。这有个必须考虑的问题—非门的电导率测量可采样的纳米线体积只有一小部分，从而导致即使使用正确的流动性计算也会得到错误的载流子浓度。此外，如果纳米线的掺杂分布很多，单载流子浓度值只能给出一个估计的平均值。上面提到的电流电压测量法虽然能提取径向载流子浓度剖面，但是不能直接确定掺杂分布。佩雷亚等人（29）用局部电极原子探针（LEAP）显微镜看到在原位掺杂纳米线的径向非均匀掺杂分布。图五掺杂原子的分布和掺杂纳入途径。（a）通过掺杂纳入途径示意图（i）催化剂及（ii）表面分解。（b）磷浓度的锗纳米线的径向情节增长380◦C和磷化氢：GeH41:1,000（三角形）和1:500（正方形）的比率。插图显示浓度是沿着它的路径衡量。（c）纳米线截面与面板D对齐（2纳米厚）侧视图。（d）平均磷浓度[图]沿生长轴。适应从29参考权限。版权所有C2009，麦克米伦。图五显示了增强的表面掺杂浓度和拟定的机制，与含磷的结合通过非催化的效果比催化的更有效。科伦等人（70）使用kelvin探针显微镜（KPFM）证明，即使没有表现出非催化径向生长的纳米线，表面与内核相比也有100倍磷浓度的增长。这一结果指出了在假设均匀掺杂分布和忽略表面密度的潜在错误。除了掺杂的分析，也十分关注催化剂掺入到纳米线生长的过程，尤其是形成深凹陷（例如，金在硅中）的金属。LEAP显微镜和高角度环形暗场（HAADF）已经表明，金能在低于500摄氏度持续增长的温度中溶解大约在1×1016cm−3到1×1020cm−3（71-73）对于金隔离在表面还是均匀的分布有点困惑，这可能与不同的生长条件和材料系统有关。量子局限使用钛硅化合物催化剂合成硅纳米线表现出相对的光致发光，而黄金催化则没有，表明可代替的催化剂可以减少金属诱导重组（74）。通过金属缺陷的重组不是唯一在纳米线太阳能电池里降低载流子扩散长度的机制。艾伦等人（71）使用一个肖特基（金）和欧姆（孽）连接到一起制作了一个硅纳米线太阳能电池。电子束诱导电流测量表明，少数载流子扩散长度与纳米线的直径有关，这表明，表面重组是主导因素（71）。这种重组可能源于表面状态，但也可能与表面附近的金和磷有关。另一项研究分析了单一的硅纳米线太阳能电池盒光谱扫描，发现少数载流子扩散长度是直径的大约两到四倍（75）。假设少数载流子扩散长度受表面的限制，计算氧化层和硅界面的重组速度。许多研究已经探讨表面如何影响其他电学性能，例如流动性。福特等人（9）发现砷化铟纳米线里流动性和直径之间的线性相关性，可以直接测量栅极电容减少误差。这种关联表明，表面散射咋减少流动中起着重要的作用，而且表面钝化有助于减少这方面的损失。汉克等人（77）发现用甲基终止的表面代替原生氧化层表面导致硅纳米线的流动性增加了一个数量级，使硅单晶表面符合速度降低了几个数量级。钝化的纳米线表明流动性是与散装单晶体相关的。张等人（79）还证明表面状态在锗纳米线的电学性能中起着主导作用。道门考等人（80）使用光学技术测量了硅纳米线经过标准热氧化然后退火钝化处理后的表面复合速度。后来的研究人员发现与热氧化硅相比低20cms−1，（100）（80）。假设二极管饱和电流密度与表面重组成线性比例（其中规模表面积和表面复合速度线性）我们可预期表面积上数量级的增加会有60mv电压的降低，这复合高纯度硅的实验观测和模拟结果（11，81）。上述实验数据表明，如果正确执行，已建立的半导体表面钝化计划可以使纳米线太阳能电池与平面电池相比减少10-15%的功率损失。图6电子束诱导电流（EBIC）对硅纳米线器件和依赖少数载流子扩散长度的直径测量。（一）设备的几何原理。（二）附近的肖特基接触带图。之间的黄金和n型硅肖特基少数（洞），多数（电子）运营商提供的光伏效应分开。渐变的阴影代表的承运人收集的相对概率。EF为费米能级。（C，D）的假色的扫描电子显微镜图像纳米线的肖特基接触（C）和EBIC的图像（d）同时采取反向偏压为0.3V。（五）EBIC的型材Semilogarithmic情节纳米线的直径为93纳米（蓝色正方形），55纳米（绿色圆圈），少数载流子扩散长度的78纳米，57纳米，28纳米，35纳米（红色三角形）。虚线是配合当前沿着电线，作为ae-x/Lp，其中LP是少数载流子扩散长度衰减。（六）情节的Lp与直径为不同气相硅：P掺杂比率：500:1（红色三角形），1000:1（绿色方块），1500:1（蓝色钻石），2000:1（紫色圆圈）。灰线是模型计算的Lp与纳米线的直径，表面复合速率的各种值S。顶部，底部和虚线行对应到S=1×105厘米S-1，1×106厘米S-1，3×105厘米S-1，分别。适应从71参考权限。版权所有C2008，麦克米伦纳米线太阳能电池吸收，转移电荷和收集载流子的效率可以用散装太阳能电池标准技术测量。在下一节中我们会讨论结果和优势。3、纳米线的几何利益在任何太阳能电池中，都有许多必须减少的损失。光能转化为电能所需要的步骤是吸收光子，创造激子，激子分离，自由载流子，载体的电极收集。使用纳米线代替晶体或薄膜，能在每一步里尽量减少损失。潜在的成本优势主要来源于降低半导体材料的纯度标准和数量已获得更高的效率，增加缺陷宽容度，并启用新的晶体材料，作为晶格匹配基材。图1描绘的光转化的每个步骤的优势详细介绍如下.3、1吸收吸收的损失分两类：反射，并不是所有的光都能进入半导体。传输，样品太薄或没有足够的光线诱捕所有的光子。抗反射涂层能减少第一次的损失，而光捕获计划则能减少第二次的。虽然抗反射和光捕获计划能提高吸收，但重要的是能够分辨这两种机制了解对于不同结构的太阳能电池是如何增加光吸收的。界面的反射主要是来自两个介质之间的折射率差（82）。在没有抗反射涂层的情况下，大多数无机半导体材料将反射太阳光波长在400到2000nm的10%-50%。例如，一个没有抗反射涂层的硅太阳能电池将因反射而失去其功率的30%多（51）。减少反射的方法是添加一个或多个反射率介于空气和半导体之间的涂层（83）。使用适当厚度和折射率的涂层，会导致发射光和入射光之间的破坏性干扰，消除了两个界面间的反射。不幸的是，这项技术只有单一波长的光在正常时才有用，所以仍然会反射大部分光谱。双层和三层兔粮可以扩展光谱回应，但理想的涂层会有一个连续渐变的折射率。圆锥纳米线阵列作为有效的媒介比波长小的多，在折射率上根据给定的物质和空气的加权平均逐渐变化。图7表明，这种方法与有多面波长和角度的平板型的相比大大提高了吸收（84）。纳米锥表明是纳米线和薄膜提高了性能。因为这项研究中所有的非晶硅薄膜光学厚度都超过波长测量范围，增加的吸收可以减少反射和诱捕效果。其他研究也有报道说用不同材料制成的锥形和非锥形的纳米线，包括晶体硅，氮化镓，磷化铟，磷化镓，锗镉硫化物等都大大减少了反射（14,81-85）。尽管纳米线阵列的抗反射性能已被广泛研究，从材料和形态上，但是这些报告却没有调查光诱捕效果，光捕获计划已实施在商业晶原和薄膜太阳能电池，通常涉及表面结构处理（51,78）。科迪等（89），使用统计力学和几何光学法，推导实施光捕获计划的限制。这两种方法显示射入光是入射光束的2n平方倍，其中n是介质的折射率。这相当于路径长度提高4n的平方，当考虑到角度平均值时。在这个推导里的唯一假设时介质不吸收光线，一旦光线进入结构就完全是随机的。图7抗反射性能的纳米线和纳米锥。（a）测量（b）模拟值非晶硅样品的吸收：H（下的a-Si：H）的薄膜，纳米线阵列，并在一个大的范围内nanocone阵列波长在正常的发病率。（c）测量（d）计算吸收值对样品的a-Si：H薄膜，纳米线阵列，并nanocone以上不同角度的发病率（波长λ=488nm）的阵列。适应从84参考权限。版权所有C2009，美国化学学会。根据这两个假设，随机的纳米线阵列可能有4n的平方的限制，但应该能超越它的周期性阵列。马斯肯斯等人（90）使用增强后向散射光谱表明，磷化镓纳米线阵列作为光强散射中心，平均自由路径为160nm。光的平均自由路径的定义是光在纳米线的随光子能量增加而降低，直径根据光谱响应曲线的转变，在纳米线的光学共振的平均距离。这种共振效应在偏离垂直轴排列的基板比沿垂直方向排列的基板要强烈的多。这并不稀奇，考虑到在垂直纳米线阵列中直径共振只能被散射光激发，但稀奇的是共振可以直接由入射角是倾斜的纳米线激发。曹等人（7,81-93）研究这种共振模式，类似于在微型圆盘腔里的回音壁模式，并能通过散射到平面上的单纳米线谱详细的测量（图8）。他们发现，随着直径的增长光的散射和吸收效率的峰值会有变化，他们匹配实验数据并模拟时域有限差分。图8个体锗纳米线的设备及相关的光吸收测量漏模共振（LMRS）的吸收峰。（一）锗纳米线的示意图设备用于光测量。（二）25纳米半径的扫描电子显微镜图像锗纳米线设备。（三）实测光谱吸收效率Qabs的无极采取轻从个人的锗纳米线半径为10nm（黑色），25纳米（蓝色），和110nm（红光）。“光谱归其最大吸收效率突出的纳米线tuneability吸收性能。（插图）散装锗吸收系数作为波长的函数。（四）Qabs采取一个半径110纳米锗纳米线谱采用线性极化横电（TE;红）或横向磁场（TM蓝）光。光谱正常化的内部量子效率四，这是假设之间的计算结果与实验结果产生的最合适的。插图说明TE的照明几何（光偏振垂直的电场轴的线）和TM偏振（光的偏振平行线的轴线电场）。在顶部的红/蓝线表示LMRS在半径110纳米锗纳米线的位置这个光谱区域。唯一的模式，一些方便的可视化标记。E，H，和K是电场，磁场，入射光和k载体，分别。（E）的配置典型以旧换新漏模式的电场强度。白色圆圈表示的纳米线/空中接口。改编自参考文献91。现场模拟图显示在谱峰的谐振模式，符合市场预期。吸收效率随着入射角从正常方向的转移而下降，再次确认了这种模式是光捕获影响单一纳米线或水平的纳米线列阵的主要因素。除了共振能增加吸收，单一的纳米线也可以通过提供一个增强的光学界面的几何截面改善材料来增加吸收。田等人发现当当一个单一的硅纳米线太阳能电池放在基板上会受共振和光截面的影响增加纳米硅的吸收系数。此外，散射，共振，增加有效光截面都对单纳米线和阵列有益处。提供有序阵列对衍射效应也有好处，集体共振能改变各部位的光学密度。这种有序结构可不会受到随机散射的影响。加内特和杨（11）测量有相同序列的硅纳米线阵列但不同硅吸收的太阳能电池的光来确定光捕获的路径长度增强因素。这些研究人员重复使用不同长度的阵列进行光捕获测量，他们发现路径长度的增长与纳米线长度的关系（图9）。路径长度增强因子被定义为结构的光学厚度除以实际厚度。图9中的粗糙度系数被定义为纳米线之间的阵列表面积和几何表面积的比率。路径长度的提高和粗糙度因子的相关性格外引人注目，因为纳米线是蚀刻形成的，长度的增加明显的降低了硅的吸收量。最好的纳米线阵列的显示路径长度可使增强因子到73，超过了随机散射的限制。光传输的测量证实了光数据。纳米线长度可能会依赖于低效耦合光子晶体波导短纳米线的模式，但满场的光学模拟理解这种现象是完全必要的。朱等人（94）利用光学模拟，证明