dbzz.net 東京大學(xué)納米量子信息電子研究機(jī)構(gòu)的負(fù)責(zé)人兼生產(chǎn)技術(shù)研究所教授荒川泰彥以及該機(jī)構(gòu)特聘副教授田邊克明，與夏普共同開(kāi)發(fā)出了單元轉(zhuǎn)換效率在非聚光時(shí)達(dá)到18.7%、雙倍聚光時(shí)達(dá)到19.4%的量子點(diǎn)型太陽(yáng)能電池。非聚光時(shí)18.7%的單元轉(zhuǎn)換效率，“在量子點(diǎn)型太陽(yáng)能電池中屬于業(yè)界最高水平”（荒川）。此前的最高值是俄羅斯科學(xué)院（Russian Academy of Sciences）開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造的18.3%。
東京大學(xué)和夏普開(kāi)發(fā)的量子點(diǎn)型太陽(yáng)能電池采用“中間帶方式”，即制作出將量子點(diǎn)三維排列的超晶格構(gòu)造，形成吸收紅外光的中間帶，以此提高轉(zhuǎn)換效率。根據(jù)荒川等人的研發(fā)團(tuán)隊(duì)在2011年進(jìn)行的推算，設(shè)置4個(gè)以上中間帶可將理論單元轉(zhuǎn)換效率提高至近80%。
此次采用MOCVD（有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法）在GaAs基板上制成層疊了五層InGaAs/GaAs類(lèi)量子點(diǎn)層的構(gòu)造。據(jù)介紹，能獲得出色單元轉(zhuǎn)換效率主要有以下兩個(gè)理由：第一，將量子點(diǎn)的尺寸等控制在最佳水平，由此可以防止形成捕獲電子從而降低轉(zhuǎn)換效率的能級(jí)。第二，優(yōu)化了在單元表面設(shè)置的防反射膜（MgF2/ZnS膜）的設(shè)計(jì)。
此次開(kāi)發(fā)的太陽(yáng)能電池單元的開(kāi)路電壓為0.9V，填充因子（FF）為0.8。據(jù)荒川介紹，今后“將把量子點(diǎn)的母材換成帶隙大于GaAs的GaN和InGaAsP，同時(shí)還將優(yōu)化量子點(diǎn)的層疊數(shù)和母材質(zhì)量，希望能使單元轉(zhuǎn)換效率提高至30～40%”。
除了上述成果外，東京大學(xué)和夏普還成功地在柔性基板上制作出了量子點(diǎn)型太陽(yáng)能電池，這在業(yè)界也是首創(chuàng)。具體方法是在GaAs基板上采用MBE（分子束外延法）形成十層的InAs/GaAs量子點(diǎn)層，然后將其上下翻轉(zhuǎn)貼在樹(shù)脂（聚酰亞胺）基板上。粘合材料采用基于銀（Ag）納米粒子的導(dǎo)電性環(huán)氧樹(shù)脂材料，即使在200℃以下的低溫條件下也能牢固地粘合。
采用樹(shù)脂基板后，除了可以耐彎曲外，還將電池單元的重量降至0.028g/cm2，僅為采用GaAs基板時(shí)的1/10。單元轉(zhuǎn)換效率約為10%。
東京大學(xué)和夏普將在從3月15日開(kāi)始于早稻田大學(xué)舉行的“第59屆應(yīng)用物理學(xué)相關(guān)聯(lián)合演講會(huì)”上發(fā)布以上兩項(xiàng)成果。演講序號(hào)分別為18a-C1-8（業(yè)界效率最高的量子點(diǎn)型太陽(yáng)能電池）和18a-C1-9（柔性基板上的量子點(diǎn)型太陽(yáng)能電池）。
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