东大和夏普刷新纪录：量子点型太阳能电池在非聚光时的单元转换效率达到18.7％

　　东京大学纳米量子信息电子研究机构的负责人兼生产技术研究所教授荒川泰彦以及该机构特聘副教授田边克明，与夏普共同开发出了单元转换效率在非聚光时达到18.7％、双倍聚光时达到19.4％的量子点型太阳能电池。非聚光时18.7％的单元转换效率，“在量子点型太阳能电池中属于业界最高水平”（荒川）。此前的最高值是俄罗斯科学院（Russian Academy of Sciences）开发团队创造的18.3％。



正在介绍开发成果的东京大学的荒川教授
　　东京大学和夏普开发的量子点型太阳能电池采用“中间带方式”，即制作出将量子点三维排列的超晶格构造，形成吸收红外光的中间带，以此提高转换效率。根据荒川等人的研发团队在2011年进行的推算，设置4个以上中间带可将理论单元转换效率提高至近80％。

　　此次采用MOCVD（有机金属化学气相沉积法）在GaAs基板上制成层叠了五层InGaAs/GaAs类量子点层的构造。据介绍，能获得出色单元转换效率主要有以下两个理由：第一，将量子点的尺寸等控制在最佳水平，由此可以防止形成捕获电子从而降低转换效率的能级。第二，优化了在单元表面设置的防反射膜（MgF2/ZnS膜）的设计。

　　此次开发的太阳能电池单元的开路电压为0.9V，填充因子（FF）为0.8。据荒川介绍，今后“将把量子点的母材换成带隙大于GaAs的GaN和InGaAsP，同时还将优化量子点的层叠数和母材质量，希望能使单元转换效率提高至30～40％”。

　　除了上述成果外，东京大学和夏普还成功地在柔性基板上制作出了量子点型太阳能电池，这在业界也是首创。具体方法是在GaAs基板上采用MBE（分子束外延法）形成十层的InAs/GaAs量子点层，然后将其上下翻转贴在树脂（聚酰亚胺）基板上。粘合材料采用基于银（Ag）纳米粒子的导电性环氧树脂材料，即使在200℃以下的低温条件下也能牢固地粘合。

　　采用树脂基板后，除了可以耐弯曲外，还将电池单元的重量降至0.028g/cm2，仅为采用GaAs基板时的1/10。单元转换效率约为10％。

　　东京大学和夏普将在从3月15日开始于早稻田大学举行的“第59届应用物理学相关联合演讲会”上发布以上两项成果。演讲序号分别为18a-C1-8（业界效率最高的量子点型太阳能电池）和18a-C1-9（柔性基板上的量子点型太阳能电池）。（记者：大下 淳一，《日经电子》）