競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是串聯(lián)型太陽(yáng)能電池

 除了量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池之外，還有要通過(guò)控制帶隙，把所有波長(zhǎng)的光線(xiàn)都轉(zhuǎn)換成電能的其他嘗試。典型事例便是“串聯(lián)型太陽(yáng)能電池”。這種電池的原理是通過(guò)重疊帶隙各異的多種半導(dǎo)體，吸收更多種波長(zhǎng)的光線(xiàn)。

但串聯(lián)型太陽(yáng)能電池存在重疊的半導(dǎo)體種類(lèi)越多制造成本越高的缺點(diǎn)。產(chǎn)品壽命也比較短。現(xiàn)在，其制造成本比晶體硅太陽(yáng)能電池高出兩位數(shù)，因此用途僅限于宇宙開(kāi)發(fā)等。

而荒川教授等人正在研發(fā)的量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池只需1種薄膜即可吸收各種波長(zhǎng)的光線(xiàn)。因此，制造成本可以控制在晶體硅太陽(yáng)能電池的幾倍左右，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，產(chǎn)品壽命也比較長(zhǎng)。

現(xiàn)在，荒川教授等人的團(tuán)隊(duì)正在使用分子束外延法（MBE）、有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法（MOVCD）等方法制造量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池。半導(dǎo)體薄膜使用的是砷化鎵，量子點(diǎn)使用的是砷化銦。

探索不使用稀有金屬的方法

順便一提，分子束外延法需要把基板放置在與太空相同的10的負(fù)12次方的超高真空之中，加熱到450～500度。然后照射鎵和銦等原料的分子束，利用蒸鍍的方式形成半導(dǎo)體薄膜。通過(guò)調(diào)整基板的溫度等條件，可以控制量子點(diǎn)的大小、形狀和間隔。溫度越低，點(diǎn)的排列密度越大。

現(xiàn)在，荒川教授等人試制的量子點(diǎn)太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率約為16％。因此，他們計(jì)劃在今后繼續(xù)進(jìn)行研發(fā)，尋找最佳的量子點(diǎn)大小、形狀和位置，以及最佳的材料組合，以不斷逼近理論值的上限。而且，雖現(xiàn)在的電池使用稀有金屬銦，但也在摸索無(wú)需使用稀有金屬的材料。

關(guān)于今后的展望，荒川教授談道：“在今后的10年內(nèi)，我們將為實(shí)用化展開(kāi)驗(yàn)證。廣泛普及估計(jì)需要15年到20年的時(shí)間。”

如果能量轉(zhuǎn)換效率高的太陽(yáng)能電池投入實(shí)用，發(fā)電成本也將大幅降低，促進(jìn)普及的進(jìn)程。希望實(shí)用化能夠早日得以實(shí)現(xiàn).