为鼓励自主创新,激发中国科学院科研人员的创新热情,及时向有关部门及公众宣传中国科学院做出的重大创新成果,近日,中国科学院计划财务局组织出版了2011年《中国科学院重大成果年报》一书。书中收录了院属单位2011年度获国家自然科学奖项目13项、国家技术发明奖项目6项和国家科学技术进步奖项目9项;2010年度省部级科技奖一等奖获奖项目18项,以及尚未获奖的重大成果或重要研究进展项目40项。
由苏州纳米所所长杨辉研究员领衔团队完成的项目“聚光多结高效太阳电池”项目被列为40项“重大进展项目”之一。该项目旨在研究化合物半导体多结太阳电池的关键科学问题,并设计研制高效太阳电池。通过将太阳光谱分为四段:波长小于656 nm、656-870 nm、870-1157 nm和大于1157nm,采用GaInP、GaAs、InGaAsP(1.07eV)和InGaAs(0.73eV)电池分别吸收对应波段的太阳光,不仅基本上覆盖了整个太阳光谱,而且可以提高每段光谱中光子能量的转换率。由于晶格匹配的GaInP/GaAs和InGaAs/InGaAs分别生长在GaAs和InP衬底上,这样既可避免多结电池中晶格失配的问题,制备高质量的太阳电池器件材料,获得高的转换效率,同时又可满足多结电池中电流匹配的要求,使得多结电池的设计和制作更灵活。在突破隧穿结等关键技术、制备高质量材料和优化结构设计的基础上研制了GaInP/GaAs和InGaAsP/InGaAs双结电池,基于聚光-分光的GaInP/GaAs+InGaAsP/InGaAs四结太阳电池在AM1.5D光谱和一个太阳下的转换效率达34.4% (25.48%+8.94%), 在200倍聚光下转换效率达到43.1%,本成果大大提升了我国在多结太阳电池研究领域的技术水准,达到国际先进水平,为我国多结高效太阳电池的应用和更高多结效太阳的研究奠定了技术基础,为化合物半导体多结太阳电池效率极限的探索提供了一种新的思路。