日本在InGaN中形成量子點，為利用所有波長太陽光開辟道路

日本物質(zhì)與材料研究機構(gòu)2013年12月6日宣布，通過在太陽能電池材料氮化銦鎵（InGaN）中形成多重量子點（中間帶），成功利用了波長為450～750nm的太陽光。InGaN以前只能利用波長更短的太陽光，很難利用這一范圍。據(jù)該研究機構(gòu)介紹，因為可將太陽光的所有波長都轉(zhuǎn)換為電力，所以有望大幅提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。

提高太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的方法有兩種，一種是改善材料品質(zhì)及太陽能電池構(gòu)造、從而提高將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的效率；另一種是擴大可利用的太陽光波長范圍，不僅局限于特定范圍的太陽光。就化合物半導(dǎo)體型太陽能電池而言，可利用的太陽光波長范圍取決于使用的半導(dǎo)體材料的元素種類及晶體結(jié)構(gòu)中特有的帶隙，因此存在只能利用特定波長范圍的光這個缺點。為此，業(yè)界已開始研究等，量子點太陽能電池通過嵌入由帶隙尺寸不同的多種半導(dǎo)體材料層疊而成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)及量子點結(jié)構(gòu)，可利用波長更長的太陽光成分。但是，以前采用的結(jié)構(gòu)因格子形狀的差異以及可使用的半導(dǎo)體材料存在限制，很難大幅提高轉(zhuǎn)換效率。

日本物質(zhì)及材料研究機構(gòu)的研究小組注意到，GaN的結(jié)構(gòu)與InN相同，而且工作波長范圍包含了太陽光的所有波長。該研究小組認為，如果能夠以調(diào)整了In成分的窒化氮化銦鎵（InxGa1-xN）混晶為中心形成中間帶，不僅可利用能量等于帶隙能量的光，還可利用波長更長的光、也就是太陽光光譜的主要構(gòu)成波長——綠色及黃色等可見光來提高轉(zhuǎn)換效率。此次利用有機金屬化學(xué)沉積法，制作出了在各量子阱中嵌入InGaN量子點的中間帶太陽能電池。對這種太陽能電池的外部量子進行測量后發(fā)現(xiàn)，確實吸收了InGaN本來無法利用的450～750nm波長的光，并將光能轉(zhuǎn)換成了電能。