量子點中間帶太陽能電池的製備和特性研究

《量子點中間帶太陽能電池的製備和特性研究》是依託電子科技大學,由巫江擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：量子點中間帶太陽能電池的製備和特性研究
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：巫江

項目摘要

基於量子點的中間帶太陽能電池是近年來光伏領域的一個研究熱點。僅有一個中間帶的中間帶太陽能電池的理論值就可以高達63%，是實現高效率太陽能電池比較有前景的手段之一。本項目的目標是通過設計和製備新的量子點材料和新結構，以期解決目前量子點太陽能電池子帶吸收較弱等難以實現高效率中間帶太陽能電池的部分問題。本課題將通過套用分子束外延生長研究開發實現高效率量子點中間帶太陽能電池的可行性。本研究有望利用新的量子點結構和新的太陽能電池結構，在高效太陽能電池方面取得突破。

結題摘要

量子點等半導體納米材料被廣泛的用於下一代光電器件的研發中，包括量子點雷射器、量子點探測器和量子點太陽能電池等。然而由於應力的限制，利用量子點做為吸光材料的太陽能電池和光電探測器面臨量子效率效率低等問題，特別是基於量子點子帶間躍遷的吸收率極低，因而如何提高量子點的吸收，進而實現高效率的量子點太陽能電池是當前急需解決的研究重點之一。本項目主要生長製備半導體納米材料用於量子點太陽能電池的套用，特別是通過液滴外延生長方法製備新型的無應變數子點和通過表面等離子激元結構等兩個途徑提升量子點的吸收效率。研究主要內容集中於研究利用液滴外延技術探索新的材料體系，研究在新材料基礎上實現在室溫下獲得基於中間帶的雙光子吸收，提升太陽能電池效率；同時研究金屬微納結構與量子點太陽能電池的耦合，並實現表面電漿激元增強的量子點太陽能電池；通過新的表面超結構等手段實現針對子帶間躍遷的長波光子吸收。項目重要結果、關鍵數據及其科學意義包括：在國際上率先報導了可以再室溫下實現基於雙光子吸收的實驗證據，該研究不僅利用液滴外延製備了無應變數子點和低應變的量子點太陽能電池，直接證明了無應變數子點在光電器件中的優勢和套用前景，並且首次在室溫下研究並展示了無應變數子點套用於中間帶太陽能電池的可行。從理論和實驗分別研究了通過表面電漿激元增加光吸收，通過採用多種不同的金屬納米結構，系統地研究表面電漿對量子點太陽能電池的增強作用，探索利用表面電漿在量子點光學薄層中光束縛作用，進而實現高轉換效率的中間能帶太陽能電池。本項目目首次製備和實現了利用星形納米金顆粒耦合在量子點太能電池表面，並實現了明顯的寬譜增強，為實現高效率的量子點太陽能電池提供新的思路和方法。本研究實現的新的量子點太陽能電池和表面光子結構將能夠套用於研究開發下一代高性能薄膜太陽能電池器件。