在太陽能電池技術(shù)國際學(xué)會(huì)“EU PVSEC”上,筑波大學(xué)公開了把利用量子點(diǎn)的太陽能電池單元的光電轉(zhuǎn)換效率提高到8.54%的技術(shù)成果。量子點(diǎn)型太陽能電池的理論轉(zhuǎn)換效率可達(dá)60%以上,是頗受矚目的未來高效太陽能電池的候選之一。
筑波大學(xué)開發(fā)的量子點(diǎn)型太陽能電池是在pn結(jié)之間層疊多個(gè)量子點(diǎn)層的量子點(diǎn)超晶格型產(chǎn)品,在1cm見方的GaAs底板上交替疊加了30層GaNAs和30層InAs的超晶格結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是在GaNAs上形成InAs時(shí),為了緩和與底層之間的晶格應(yīng)變,能夠自我生成高3~4nm、直徑20~30nm的多個(gè)量子點(diǎn)。
超晶格結(jié)構(gòu)導(dǎo)致量子點(diǎn)之間產(chǎn)生結(jié)合后,在傳導(dǎo)?上形成微能帶,使利用各種波長(zhǎng)的光成為可能。
提高量子點(diǎn)超晶格型的轉(zhuǎn)換效率需要解決以下問題:(1)縮小中間層的膜厚,強(qiáng)化量子點(diǎn)之間的結(jié)合;(2)使量子點(diǎn)緊密排列;(3)疊加更多的層。此次筑波大學(xué)把中間層的厚度縮小到了以往的一半――20nm,使轉(zhuǎn)換效率從3.7%提高到了8.54%。筑波大學(xué)今后的目標(biāo)是在2020年之前,把轉(zhuǎn)換效率提高到40%。
筑波大學(xué)開發(fā)的量子點(diǎn)型太陽能電池是在pn結(jié)之間層疊多個(gè)量子點(diǎn)層的量子點(diǎn)超晶格型產(chǎn)品,在1cm見方的GaAs底板上交替疊加了30層GaNAs和30層InAs的超晶格結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是在GaNAs上形成InAs時(shí),為了緩和與底層之間的晶格應(yīng)變,能夠自我生成高3~4nm、直徑20~30nm的多個(gè)量子點(diǎn)。
超晶格結(jié)構(gòu)導(dǎo)致量子點(diǎn)之間產(chǎn)生結(jié)合后,在傳導(dǎo)?上形成微能帶,使利用各種波長(zhǎng)的光成為可能。
提高量子點(diǎn)超晶格型的轉(zhuǎn)換效率需要解決以下問題:(1)縮小中間層的膜厚,強(qiáng)化量子點(diǎn)之間的結(jié)合;(2)使量子點(diǎn)緊密排列;(3)疊加更多的層。此次筑波大學(xué)把中間層的厚度縮小到了以往的一半――20nm,使轉(zhuǎn)換效率從3.7%提高到了8.54%。筑波大學(xué)今后的目標(biāo)是在2020年之前,把轉(zhuǎn)換效率提高到40%。