日前，廈門大學物理與機電工程學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現(xiàn)了寬帶隙半導體在太陽能電池中的應用。

　　近期，英國皇家化學學會的《材料化學》雜志發(fā)表了這一成果，在國際上引起廣泛關注。美國“科技日報”等十多個科技網(wǎng)站對該項成果進行了報道和轉載。

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

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

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

　　最讓課題組“費腦筋”的是如何讓光電子“流動”起來。經過多次實驗，課題組決定，選用兩種寬帶隙半導體材料——氧化鋅和硒化鋅作為太陽能電池的材料，形成類似于PN結的帶階，讓電流“流動”起來。

　　同時，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，讓兩種材料實現(xiàn)共格生長，首次形成新型量子結構，大幅度降低了寬帶隙半導體的有效帶隙，增加了吸收太陽光的范圍。同時，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。項目主要完成人，我校物理與機電工程學院副教授吳志明介紹說，接下來，課題組將在電阻、電極等方面對電池做進一步完善，使之達到最佳狀態(tài)。

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