北京大学徐洪起教授参与InP纳米线太阳能电池研究

日前，来自瑞典隆德大学的科学家日前研制出了效率13.8%的磷化铟(InP)纳米线太阳能电池，已经达到与平板InP电池相近的水平。其研究结果已经发表在新一期科学杂志上。

据悉，提高光伏器件的太阳能至电能的转化效率是当代新能源领域的一个重要研究课题。目前常用的太阳能电池板组件多采用硅材料、半导体合金薄膜、导电有机材料等制作， 转化效率较低。近10年来，国际上一些大的光伏企业和研究机构正在研究基于半导体纳米线这种新型材料结构制作高性能光伏器件的原理和技术。

据世纪新能源网了解，北京大学信息科学技术学院“千人计划”教授徐洪起与瑞典、德国的科学家合作，在采用外延生长III-V族半导体纳米线这种当代先进材料技术制作高性能光伏器件的研究上获得重要进展，其成果发表在《科学》上（Jesper Wallentin, Nicklas Anttu1, Damir Asoli, Maria Huffman, Ingvar Åberg, Martin H. Magnusson, Gerald Siefer, Peter Fuss-Kailuweit, Frank Dimroth, Bernd Witzigmann, H. Q. Xu, Lars Samuelson1, Knut Deppert, Magnus T. Borgström. InP Nanowire Array Solar Cells Achieving 13.8% Efficiency by Exceeding the Ray Optics Limit, Science, 2013, 339: 1057-1060），并被《科学》杂志选做特别报道和分析（Science, 2013, 339: 263）。

该研究成果以InP纳米线阵列作为核心光伏器件材料，通过优化掺杂工艺和结构设计，经科学家与工程师通力协作联合攻关后取得；所制成的原型器件的性能远高于采用相应的InP薄膜技术所制成的光伏器件，且具有用料少、易于向更高性能的多结器件扩展、与当代硅工艺兼容等显著优点。


InP纳米线阵列太阳能电池结构图：A.生长在衬底上未经加工的纳米线阵列的扫描电镜照片。主图的拍照角度为0o,插图的拍照倾角为30o；B.经纳米加工获得的太阳能器件的纳米线阵列扫描电镜照片（其中的彩色示意图描述了单根纳米线的内部结构）

徐洪起教授研究组近年来在开发研究新型半导体纳米线光伏器件的原理和技术方面做了许多探索工作。特别是他们最近提出的采用外延生长的应变纳米线异质结构的光伏器件制作工艺（Nano Letters 2010, 10: 1108-1112; Advanced Materials 2012, 24: 4692-4706），获得国际学术界和工业界的重视。该工艺提出采用应变产生的压电场分离光激发产生的电子和空穴，取代传统光伏器件工艺中为制作p-n结所需的掺杂，从而有望大幅提高光伏器件的转化效率。

以上研究工作得到国家重大科学研究计划、国家自然科学基金等项目的支持。