高效柔性單晶矽薄膜太陽能電池的納米製造

《高效柔性單晶矽薄膜太陽能電池的納米製造》是依託中國科學技術大學，由熊宇傑擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：高效柔性單晶矽薄膜太陽能電池的納米製造
• 項目負責人：熊宇傑
• 項目類別：重大研究計畫
• 依託單位：中國科學技術大學

項目摘要

單晶矽薄膜太陽能電池由於其相對較低的材料成本且能夠保持傳統矽太陽能板的高性能等特點，在未來的新能源開發中將發揮重要的作用。並且薄膜太陽能電池的超薄形態有益於其力學柔性，可以提高太陽能電池的便攜性、可靠性和多功能性等。近年來，單晶矽薄膜太陽能電池的開發在微納加工手段、光吸收效率等方面依然具有挑戰性。為了開拓其套用前景，我們在本項目中提出了通過批量化、低成本的微納加工技術裁剪傳統單晶矽晶片及轉印製得的超薄單晶矽微納結構來製造柔性單晶矽薄膜太陽能電池的構想和實施方案。在此基礎上，我們將採用新的納米製造技術製得具有高度一致性的金屬納米結構，利用其表面電漿特性改善器件的光吸收效率並提高其整體轉換效率。在本項目中，跨尺度的微納製造以及微納結構與器件的性能性能演變規律將為兩個研究重點。本項目的成功實施，不僅能在理論和試驗上產生原始創新的新成果，而且能得到擁有自主智慧財產權的新型太陽能電池。

結題摘要

單晶矽薄膜太陽能電池由於其相對較低的材料成本且能夠保持傳統矽太陽能板的高性能等特點，在未來的新能源開發中將發揮重要的作用。薄膜太陽能電池的形態且可以實現其力學柔性，從而提高太陽能電池的便攜性、可靠性和多功能性等。近年來，單晶矽薄膜太陽能電池的開發在微納加工手段、光吸收效率等方面依然具有挑戰性。本項目針對該挑戰，在研究單晶矽的超薄微納結構的加工製造與轉印過程、金屬納米結構對於單晶矽薄膜太陽能電池的光吸收增強作用、單晶矽薄膜太陽能電池中各種基元的組裝、力學設計與加工等三個方面開展了系統工作。經過三年的執行，本項目組已經在矽太陽能電池加工及表面等離激元增強太陽能電池性能方面取得了階段性進展，並產生了許多未預期的新成果，輻射到其他一些領域（如光催化）。特別的是，項目組通過傳統半導體加工工藝和濕化學法相結合，實現了單晶矽超薄微納結構的加工與轉印，發展了金屬納米結構的製造方法，初步了解了其表面等離激元特性對於矽太陽能電池的效應，初步完成了單晶矽薄膜太陽能電池中各種基元的組裝。部分結果已在Angew. Chem. Int. Ed.（3篇）、J. Am. Chem. Soc.（1篇）、Chem. Soc. Rev.（1篇）、Nanoscale（1篇）、Small（1篇）和Nano Res.（1篇）等國際重要期刊上發表通訊作者論文10篇，3篇論文刊登在期刊內外封面封底上。正在培養博士生3名、碩士生3名和博士後1名，已畢業博士生2名（1名獲中國科學院院長特別獎）。