《一種新型強吸光性晶體矽及其光伏結構研究》是依託復旦大學，由陸明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：一種新型強吸光性晶體矽及其光伏結構研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陸明
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於矽資源儲備的豐富性及製備工藝成熟性，矽太陽電池在光伏市場中占據並仍將占據主導地位。因此，發展新型矽太陽電池材料，以獲得高光電轉化效率矽電池，成為國內外廣泛關注的課題。目前有多種方法製備強吸光性矽材料，且基本分為兩類，即化學腐蝕法和載能束化學刻蝕法。但所製備的矽材料，或者機械性能脆弱，不宜作為主流PN結型電池材料；或者在製備過程中，體內會引進大量的結構和組份缺陷，嚴重影響光生載流子遷移。我們最新發展的氬離子束刻蝕方法製備的自組織納米錐陣列晶體矽，不但有著強吸光性和高機械強度，還具有優良的外延結晶性，體內不存在外引缺陷，是一種新型的優質光伏晶矽材料。本項目將系統研究這種新型強吸光性晶矽材料的形成機制及其結構、組份和吸光特性的調製，在此基礎上，研製基於該晶矽材料的晶矽光伏結構。這種光伏結構製備和現有晶矽電池工藝完全匹配。研究工作具有重要的科學價值和現實意義。
結題摘要
由於矽資源儲備的豐富性及製備工藝成熟性，矽太陽電池在光伏市場中占據並仍將占據主導地位。因此，發展新型矽太陽電池材料，以獲得高光電轉化效率矽電池，成為國內外廣泛關注的課題。本項目主要研究內容包括：一種接近太陽全光譜（波長在300-2000 nm）強光吸收（吸收度均＞95%）的織構晶體矽；利用光致發光（PL）下移提升晶矽電池效率；利用界面場增強晶矽電池效率；利用表面等離激元結合界面場增強晶矽電池效率；高填充因子（＞0.83）的獲得機制；梯度帶隙黑矽發射極晶矽電池；以及近紅外吸收結合界面場的寬譜晶矽電池。重要結果有 （1）發展了一種強界面場的、具有高填充因子（0.87）的晶矽太陽電池，其效率達到20.3%。其中的高填充因子來自於我們發展的電池前表面的MOS結和PN結反向連線機制。該填充因子突破目前國際上填充因子0.83的最高水平；（2）發展了一種具有梯度帶隙黑矽發射極的晶矽電池，由於其強光吸收性（紫外到可見光的反射率＜0.3%）以及梯度帶隙結構對表面複合的抑制作用，效率突破當前同類通用型前後電極結構黑矽電池的最高水平，為19.0%。論文發表後，受到國內外媒體關注和報導；（3）發展了一種新的實現近紅外光伏回響的方法，即利用織構矽寬譜吸收特性，結合界面場，最終實現紅外光伏回響以及寬譜乃至全光譜回響的晶矽太陽電池。該工作已獲得初步結果，後續工作還在深入中；（4）發展了其他一系列提高晶矽電池效率的方法。研究工作為最終實現寬譜乃至全太陽光譜回響的高效晶矽太陽電池奠定基礎。項目執行期間，共發表項目標註SCI論文17篇，申請專利3項，國際會議報告3次，國內會議報告4次，培養博士生3人，碩士生3人。
