我國首創(chuàng)新型太陽能電池 解決了電池“短壽”難題

太陽能電池成為研究的熱門課題，但一直未曾徹底得到改進，硅太陽能電池一直在太陽能電池中占主導，其“壽命短”的困擾一直揮之不去。日前，廈門大學半導體光子學中心的專家們成功研發(fā)了一種新型太陽能電池，將氧化鋅和硒化鋅兩種寬帶隙半導體材料用作太陽能電池，從而大大穩(wěn)定了太陽能電池的性能并使其壽命延長，這也是國際上首次實現(xiàn)了寬帶隙半導體在太陽能電池中的應用。

寬帶隙半導體，一般是指室溫下帶隙大于2.0電子伏特的半導體材料。從物理學上來講，帶隙越寬，其物理化學性質(zhì)就越穩(wěn)定，抗輻射性能越好，壽命也越長。課題組專家們正是利用了寬帶隙半導體這個特性來提高太陽能電池的壽命。但是寬帶隙半導體材料卻有著制約瓶頸，這種材料對太陽光的吸收較少，光電轉(zhuǎn)換效率低，如何解決這個瓶頸成為了研究中要攻克的技術(shù)難關(guān)。解決這個難題就是使光電子“流動”起來，形成光生電流，并且提高寬帶隙半導體的吸光率。經(jīng)過多次實驗，課題組決定，選用兩種寬帶隙半導體材料——氧化鋅和硒化鋅作為太陽能電池的材料，形成類似于PN結(jié)的帶階，讓電流“流動”起來。而為了提高吸光率，課題組通過控制條件，讓兩種材料實現(xiàn)共格生長，首次形成新型量子結(jié)構(gòu)，大幅度降低了寬帶隙半導體的有效帶隙，增加了吸收太陽光的范圍。同時，將疊層狀的薄膜形式改為一根一根的同軸線形式，每根僅有200納米。這樣一來，吸光面積大幅度增加，吸光率也隨之提高。在攻克了這兩個難關(guān)后，專家們終于首創(chuàng)出新型長壽命的太陽能電池。