東京大學納米量子信息電子研究機構的負責人兼生產(chǎn)技術研究所教授荒川泰彥以及該機構特聘副教授田邊克明，與夏普共同開發(fā)出了單元轉(zhuǎn)換效率在非聚光時達到18.7％、雙倍聚光時達到19.4％的量子點型太陽能電池。非聚光時18.7％的單元轉(zhuǎn)換效率，“在量子點型太陽能電池中屬于業(yè)界最高水平”（荒川）。此前的最高值是俄羅斯科學院（Russian Academy of Sciences）開發(fā)團隊創(chuàng)造的18.3％。



正在介紹開發(fā)成果的東京大學的荒川教授
　　東京大學和夏普開發(fā)的量子點型太陽能電池采用“中間帶方式”，即制作出將量子點三維排列的超晶格構造，形成吸收紅外光的中間帶，以此提高轉(zhuǎn)換效率。根據(jù)荒川等人的研發(fā)團隊在2011年進行的推算，設置4個以上中間帶可將理論單元轉(zhuǎn)換效率提高至近80％。

　　此次采用MOCVD（有機金屬化學氣相沉積法）在GaAs基板上制成層疊了五層InGaAs/GaAs類量子點層的構造。據(jù)介紹，能獲得出色單元轉(zhuǎn)換效率主要有以下兩個理由：第一，將量子點的尺寸等控制在最佳水平，由此可以防止形成捕獲電子從而降低轉(zhuǎn)換效率的能級。第二，優(yōu)化了在單元表面設置的防反射膜（MgF2/ZnS膜）的設計。

　　此次開發(fā)的太陽能電池單元的開路電壓為0.9V，填充因子（FF）為0.8。據(jù)荒川介紹，今后“將把量子點的母材換成帶隙大于GaAs的GaN和InGaAsP，同時還將優(yōu)化量子點的層疊數(shù)和母材質(zhì)量，希望能使單元轉(zhuǎn)換效率提高至30～40％”。

　　除了上述成果外，東京大學和夏普還成功地在柔性基板上制作出了量子點型太陽能電池，這在業(yè)界也是首創(chuàng)。具體方法是在GaAs基板上采用MBE（分子束外延法）形成十層的InAs/GaAs量子點層，然后將其上下翻轉(zhuǎn)貼在樹脂（聚酰亞胺）基板上。粘合材料采用基于銀（Ag）納米粒子的導電性環(huán)氧樹脂材料，即使在200℃以下的低溫條件下也能牢固地粘合。

　　采用樹脂基板后，除了可以耐彎曲外，還將電池單元的重量降至0.028g/cm2，僅為采用GaAs基板時的1/10。單元轉(zhuǎn)換效率約為10％。

　　東京大學和夏普將在從3月15日開始于早稻田大學舉行的“第59屆應用物理學相關聯(lián)合演講會”上發(fā)布以上兩項成果。演講序號分別為18a-C1-8（業(yè)界效率最高的量子點型太陽能電池）和18a-C1-9（柔性基板上的量子點型太陽能電池）。（記者：大下 淳一，《日經(jīng)電子》）