我国首创新型太阳能电池 解决了电池“短寿”难题

太阳能电池成为研究的热门课题，但一直未曾彻底得到改进，硅太阳能电池一直在太阳能电池中占主导，其“寿命短”的困扰一直挥之不去。日前，厦门大学半导体光子学中心的专家们成功研发了一种新型太阳能电池，将氧化锌和硒化锌两种宽带隙半导体材料用作太阳能电池，从而大大稳定了太阳能电池的性能并使其寿命延长，这也是国际上首次实现了宽带隙半导体在太阳能电池中的应用。

宽带隙半导体，一般是指室温下带隙大于2.0电子伏特的半导体材料。从物理学上来讲，带隙越宽，其物理化学性质就越稳定，抗辐射性能越好，寿命也越长。课题组专家们正是利用了宽带隙半导体这个特性来提高太阳能电池的寿命。但是宽带隙半导体材料却有着制约瓶颈，这种材料对太阳光的吸收较少，光电转换效率低，如何解决这个瓶颈成为了研究中要攻克的技术难关。解决这个难题就是使光电子“流动”起来，形成光生电流，并且提高宽带隙半导体的吸光率。经过多次实验，课题组决定，选用两种宽带隙半导体材料——氧化锌和硒化锌作为太阳能电池的材料，形成类似于PN结的带阶，让电流“流动”起来。而为了提高吸光率，课题组通过控制条件，让两种材料实现共格生长，首次形成新型量子结构，大幅度降低了宽带隙半导体的有效带隙，增加了吸收太阳光的范围。同时，将叠层状的薄膜形式改为一根一根的同轴线形式，每根仅有200纳米。这样一来，吸光面积大幅度增加，吸光率也随之提高。在攻克了这两个难关后，专家们终于首创出新型长寿命的太阳能电池。