超薄晶硅电池有望破解缺电焦虑症
如今越来越多人患上了一种缺电焦虑症,手机电量少于一半就到处找插座或者向别人借充电宝,电动自行车没电了只能半途推行,电动汽车没电就抛锚了,而太阳电池好是好,但限于其功率密度不高、携带不便等不足,不能广泛应用于移动充电系统。
近日,记者走访了中国科学院宁波材料技术与工程研究所,该所研究员高平奇在浙江省自然科学基金的资助下,进行的项目“基于表面微纳结构光学调制的超薄晶硅太阳电池研究”近期通过结题验收,超薄晶硅太阳电池作为一种新型的柔性移动电源,有望成倍提高光电转换效率,在高端移动电子产品、物联网、平流层飞艇、无人机、移动通讯等领域具有非常重大的应用前景。
高平奇介绍,与传统硅片的脆性不同,单晶硅薄膜具有很好的柔性特征,基于其构建的太阳电池,可望达到与体电池一样的高效率,同时具备轻质、柔性、低成本等特点。
该项目基于超薄晶硅物理厚度(20 微米)限制,发展了与规模化太阳电池工业兼容的、适合超薄晶硅太阳电池的表面光学工程技术,原创性地开发出一种微推注射制备聚合物小球单层膜的方法,达到3000片/小时批量铺展微纳米聚合物小球掩膜的能力,可与光伏工业生产形成良好匹配。基于该掩膜制备出的新型光子晶体陷光绒面,从根本上解决了超薄晶硅对入射光吸收能力不足的问题。
结题验收组有关专家点评:该项目率先提出绒面重构的概念,并通过湿法化学腐蚀制备出一系列具有反射率低、寄生表面积小、表面缺陷密度低等特点的先进微纳陷光结构,帮助20微米厚度超薄硅片趋近极限光吸收的效果,对推动超薄柔性晶硅太阳电池的发展起到关键作用。
该项目实施过程中发表论文16篇,其中影响因子大于10的论文4篇。在该项目的基础上,成功申请国家自然科学基金青年和面上项目各一项,参与国家重点研发计划一项。
高平奇是浙江省“千人计划”人才,具有15年半导体材料与器件、新能源材料领域研发经验,近5年主持和参与各类科研项目20余项,总经费逾2000万元,此外,还获得壳牌石油公司前瞻研究项目,承担宁波日地太阳能公司、宁波博威集团委托开发项目2项。本报记者 金乐平 通讯员 宣晓冬