Mellanbanor

Mellanbanor, eller intermediate bands, är elektroniska energinivåer som placeras inom bandgapet hos ett fast material och ligger mellan valensbandet och ledningsbandet. Begreppet används inom fast materia-fysik och fotovoltaik och gör det möjligt att absorbera fotoner med energi under det ordinarie bandgapet genom tvåstegsövergångar: från valensbandet till mellanbandet och därifrån till ledningsbandet. På så sätt kan det teoretiskt utöka den optiska absorptionen och därmed potentialen för högre verkningsgrader i solceller.

Mellanbanor kan uppkomma genom defekter eller dopning som ger impuritetsband eller minibandstrukturer i bandgapet. De kan också uppstå i kvantprickar eller konstruerade superlattices där ett miniband bildas inom bandgapet. För att fungera effektivt måste mellanbanden vara delvis fyllda och inte bli en stark rekombinationskanal; annars förloras de absorberade energierna genom rekombination. Forskning har undersökt materialplattformar som högdopade halvledare, nanostrukturerade system och olika typer av heterostrukturer, men praktiska lösningar har varit utmanande.

I historisk och teoretisk kontext lanserades idén om mellanband som ett sätt att höja solcellernas teoretiska effektivitetsgränser. I litteraturen nämns ofta idéerna av Luque och Martí i slutet av 1990-talet. Även om intresset varit stark och studier fortgår, har kommersiell implementering av väldefinierade mellanband varit begränsad, och begreppet används i svenska sammanhang främst som beskrivning av energiband i bandstrukturer.