日前，廈門大學(xué)物理與機(jī)電工程學(xué)院康俊勇教授課題組研發(fā)成功一種新型太陽能電池，即將氧化鋅和硒化鋅兩種寬帶隙半導(dǎo)體材料用作太陽能電池，從而大大穩(wěn)定了太陽能電池的性能并使其壽命延長。這也是國際上首次實(shí)現(xiàn)了寬帶隙半導(dǎo)體在太陽能電池中的應(yīng)用。

　　近期，英國皇家化學(xué)學(xué)會(huì)的《材料化學(xué)》雜志發(fā)表了這一成果，在國際上引起廣泛關(guān)注。美國“科技日?qǐng)?bào)”等十多個(gè)科技網(wǎng)站對(duì)該項(xiàng)成果進(jìn)行了報(bào)道和轉(zhuǎn)載。

　　所謂寬帶隙半導(dǎo)體，一般是指室溫下帶隙大于2.0電子伏特的半導(dǎo)體材料。從物理學(xué)上來講，帶隙越寬，其物理化學(xué)性質(zhì)就越穩(wěn)定，抗輻射性能越好，壽命也越長；但與此相對(duì)應(yīng)，帶隙寬的一個(gè)缺點(diǎn)是——這種材料對(duì)太陽光的吸收較少，光電轉(zhuǎn)換效率低。由于這種“致命性缺陷”，寬帶隙半導(dǎo)體材料以往在太陽能電池中不用作發(fā)電的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，而僅用作電極。

　　據(jù)介紹，目前，在太陽能電池中，應(yīng)用較多的是硅太陽能電池，但其壽命有限。針對(duì)硅電池“壽命短”的問題，從2005年起，我校半導(dǎo)體光子學(xué)中心的專家們將眼光瞄向了具有穩(wěn)定物理化學(xué)性質(zhì)、抗輻射性能好、“壽命長”的寬帶隙半導(dǎo)體，致力于“寬帶隙半導(dǎo)體在太陽能電池應(yīng)用”的研究。

　　究竟能否變這種“不可能”為“可能”呢？經(jīng)過深入研究，課題組發(fā)現(xiàn)，有兩個(gè)制約“轉(zhuǎn)化”的瓶頸：一是能否形成光生電流；二是能否提高寬帶隙半導(dǎo)體的吸光率。

　　最讓課題組“費(fèi)腦筋”的是如何讓光電子“流動(dòng)”起來。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，課題組決定，選用兩種寬帶隙半導(dǎo)體材料——氧化鋅和硒化鋅作為太陽能電池的材料，形成類似于PN結(jié)的帶階，讓電流“流動(dòng)”起來。

　　同時(shí)，課題組在提高吸光率上也大“做文章”——“改革”了以往的制備方式，通過控制條件，讓兩種材料實(shí)現(xiàn)共格生長，首次形成新型量子結(jié)構(gòu)，大幅度降低了寬帶隙半導(dǎo)體的有效帶隙，增加了吸收太陽光的范圍。同時(shí)，將疊層狀的薄膜形式改為一根一根的同軸線形式，每根僅有200納米。這樣一來，吸光面積大幅度增加，吸光率也隨之提高。

　　目前，課題組研制的“氧化鋅/硒化鋅量子同軸線太陽能電池”，相比于國際同類半導(dǎo)體器件，其0.7伏特開路電壓和9.5%最大外量子效率均為最高。項(xiàng)目主要完成人，我校物理與機(jī)電工程學(xué)院副教授吳志明介紹說，接下來，課題組將在電阻、電極等方面對(duì)電池做進(jìn)一步完善，使之達(dá)到最佳狀態(tài)。

　　康俊勇，教授（博導(dǎo)）。主講博士生、碩士生、和本科生的多門課程；指導(dǎo)博士和碩士研究生十多名。主持過國家級(jí)、省部級(jí)科研項(xiàng)目十多項(xiàng)，成功地設(shè)計(jì)和制備了世界第一臺(tái)8特斯拉強(qiáng)磁場(chǎng)下的垂直溫度梯度凝固晶體生長設(shè)備、首次研發(fā)出了Laplace缺陷譜儀、高空間分辨應(yīng)變測(cè)量方法，完成了混晶中施主相關(guān)能級(jí)的分類、GaN和AlGaN外延層中缺陷的結(jié)構(gòu)分類、發(fā)現(xiàn)和制備了若干種氧化物半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)材料。所取得的成果還先后在國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文近百篇，被被SCI收錄50多篇次和EI收錄40多篇次。