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激光干涉纳米制造技术应用研究及新型太阳能电池开发
 
项目依托激光干涉纳米光刻技术,通过在大面积范围内产生的密集图形,制造太阳能电池表面宽带减反射结构,可以提高太阳能电池的光电转换效率,降低太阳能电池的研发与使用成本。同时,为在自然环境中应用的太阳能电池提供一个依靠自清洁的长效维护方法,从而大大延缓光电转换效率的下降趋势。对促进我国能源工业的发展和高效、自清洁太阳能的推广应用具有重要的现实意义。
寻求新的可用于工业化生产的大面积、低成本、高效率的表面纳米织构技术,是太阳能光伏产业的目标之一。近年来,随着纳米技术在各生产领域全面开展,利用纳米制造技术提高太阳能电池光电转换效率越来越被人们关注。研究表明使用脉冲激光扫描制造纳米织构化表面,其光电流可能提高25-30%,但由于激光扫描速度的限制,该方法不适合低成本大批量生产光电池的需要。
激光干涉光刻方法在大面积范围内产生的密集图形,能够满足现有太阳能电池宽带减反射结构的需要。通过控制干涉曝光过程中的光学参数,有针对性地选择减反射波长范围,选择合适的结构参数,使得同时兼顾实现减反射和自清洁两个功能成为可能。并且采用激光干涉光刻技术制造的粗糙表面,其基体表面化学性质保持不变,该功能层与基体为一体,稳定性耐久性好。与多层减反射膜相比,由于没有外来材料,因此更稳定耐用;与激光扫描纳米织构化的方法相比,具有分辨率高、面积大、效率高、适合低成本大批量生产的优点,而且其特征尺寸、形状及周期从几十纳米到几十微米连续可调。
1. 研究开发内容:
(1)宽带光学减反结构
根据材料表面结构尺寸与特定波长的反射关系,激光干涉纳米光刻可以制造宽带光学减反结构。可以应用于光电池及其它光学系统。
(2)自清洁(Self-cleaning)表面
荷叶效应(lotus effect)”的研究结果表明,荷叶的微纳米结构尤其是纳米结构导致了其具有自清洁功能。激光干涉纳米光刻可以制造其纳米表面结构从而低成本地实现仿生自清洁功能。
2. 拟解决的关键技术:
(1)兼顾减反和自清洁功能的纳米结构的最优条件及图形结构设计;
(2)纳米结构图形的激光干涉纳米光刻系统设计;
(3)太阳能电池的大面积低成本和高效率的表面纳米织构形成技术;
(4)自清洁和宽带减反射表面结构的光刻实验及制作工艺。
针对硅基太阳能电池,目前市场上尚无此类产品,研究结束可形成具有自主知识产权的成果转化能力。项目的基础研究工作已通过前期项目完成,验证了技术途径的可行性。本次引进合作伙伴主要是提高技术成熟度,进一步研究产业化的技术手段和工艺问题。

项目的依托技术同时可以扩展到高灵敏度探测器、防伪标识等研发工作。

 
更新时间:2015-4-27 >> 返回列表
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