作为国家在科学技能方面的最高学术组织和全国自然科学与高新技能的归纳研讨与开展中心，建院以来，中国科学院时间紧记任务，与科学共进，与祖国同行，以国家富足、公民美好为己任，人才济济，硕果累累，为我国科技进步、经济社会开展和国家安全做出了不行代替的重要贡献。更多简介 +

　　中国科学技能大学（简称“中科大”）于1958年由中国科学院创建于北京，1970年校园迁至安徽省合肥市。中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学政策，是一所以前沿科学和高新技能为主、兼有特征办理与人文学科的研讨型大学。

　　中国科学院大学（简称“国科大”）始建于1978年，其前身为中国科学院研讨生院，2012年更名为中国科学院大学。国科大实施“科教交融”的办学体系，与中国科学院直属研讨组织在办理体系、师资队伍、培育体系、科研作业等方面共有、共治、同享、共赢，是一所以研讨生教育为主的独具特征的研讨型大学。

　　上海科技大学（简称“上科大”），由上海市公民政府与中国科学院一起举行、一起建造，2013年经教育部正式同意。上科大秉持“服务国家开展战略，培育立异创业人才”的办学政策，完结科技与教育、科教与工业、科教与创业的交融，是一所小规模、高水平、国际化的研讨型、立异型大学。

　　当时硅基太阳能电池实验室功率的世界纪录（25.6%）是由日本松下公司发明的，其器材结构是根据晶体硅/非晶硅薄膜的异质结方式（HIT电池）。HIT电池中充分使用了非晶硅薄膜对单晶硅外表的高质量钝化，以极低的界面电学丢失获得超高的开路电压（740 mV）。学习HIT结构，新近开展起来的单晶硅/有机物异质结太阳能电池选用在硅基底上旋涂相应的导电有机物，再堆积上、下金属电极的简略途径即可完结器材制备。由n型硅和具有空穴导电型的有机物poly(3,4-ethylene dioxythiophene):poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS)构建的n-Si/PEDOT:PSS异质结是该类电池中的超卓代表，其间PEDOT:PSS在经过改性处理后能够构成对硅外表近乎完美的钝化作用，具有获得高开路电压（700 mV）和高转化功率（20%）的潜力。

　　中国科学院宁波资料技能与工程研讨所所属新能源技能研讨所研讨员叶继春团队结合自身在超薄单晶硅薄膜资料研制方面的优势，提出以20μm厚度的超薄单晶硅来构建新式n-Si/PEDOT:PSS异质结太阳能电池的研讨方向并获得系列开展。与传统体硅比较，该超薄杂化异质结电池不光具有资料节省、可柔性的特色，且跟着厚度的减薄，光生载流子的有用传输途径变短、体复合会遭到按捺，理论上能够获得更高的开路电压，一起能够下降对硅资料质量的要求。

　　研讨团队首要针对该超薄电池对入射光吸收不充分的杰出问题，规划了二维纳米光子晶体绒面来按捺入射光在正外表的反射，并使用光波导效应来添加特征波段光在硅片内部传输的有用光程。为了处理光子晶体系备过程中的阵列结构掩模难题，自主研制了一种新式聚苯乙烯小球（PS）单分子层二维周期掩模制备办法，该办法选用多通道微推打针体系直接在液体外表制备PS小球单层自拼装膜，之后转移到预置硅片上。根据该办法，团队首要展现出1 m2的大面积的PS单层膜样品，并规划出产率3000片/h（与光伏工业匹配）的全自动微推打针原型设备，真实把实验室层面的PS小球掩模技能向工业化推进了一大步。在高质量PS小球掩模的协助下，结合彻底可规模化出产的湿法腐蚀（酸或碱性腐蚀）技能，团队在20μm厚度薄膜硅衬底上依照规划尺度成功制备出纳米柱、纳米金字塔（或倒金字塔）、纳米铅笔等特征纳米光子晶体绒面结构，并获得了全波段挨近光学吸收极限的陷光作用。上述相关研讨已请求中国专利（3.8，0.0，4.4，1.4，9.2），研讨作用宣布在Nano Letters（2015, 15, 4591）杂志上。

　　在所制备的各种阵列绒面结构中，纳米铅笔结构具有上端为纳米锥、下端为纳米柱的二元构型，上端的纳米锥结构具有超卓的结构突变特性（阻抗匹配），有助于最大极限地下降入射光的直接反射丢失，一起下端的纳米柱结构则有助于增强入射光的散射（添加有用光程）。在只是1.5μm的制绒深度下，纳米铅笔结构协助薄膜硅获得了优异的陷光作用（400-900 nm波段均匀反射率小于1.5%）。一起，顶端开口较大的锥状结构有利于导电聚合物PEDOT:PSS对其构成杰出的包覆，增大n-Si/PEDOT:PSS异质结电池的结区面积，增进载流子搜集功率。该新式纳米绒面结构从必定程度上回应了纳米绒面结构太阳能电池无法一起到达光、电两方面增益的难题，仅由正面结构优化所制备的20μm级杂化太阳能电池光电转化功率超越12%。该办法为经过绒面描摹操操控备高效太阳能电池供给了一种新思路，相关作用被Advanced Energy Materials（2015, DOI: 10.1002/aenm.201501793, In press）杂志承受。

　　为进一步提高n-Si/PEDOT:PSS异质结电池的光电转化功率，团队着力于按捺电池反面载流子复合。经过在反面引进高掺杂层，构成适宜的背外表电场，经过有用下降少量载流子在外表的富集浓度来下降电子-空穴在外表的复合。高掺杂层还有助于下降电子向背电极输运的势垒，一起下降与背电极之间的电阻触摸丢失。由此，团队在20μm薄膜硅衬底上制得了光电转化功率超越13.6%的n-Si/PEDOT:PSS异质结太阳能电池。这一功率与现有已报导的300μm体硅杂化电池的最高功率适当。该研讨为低成本、高功率薄膜异质结太阳能电池器材的开展供给了可行的思路，相关作用宣布在ACS Nano（2015, 9, 6522）杂志上。

　　当时，团队在超薄单晶硅杂化异质结太阳能电池方向的研讨要点会集在优化有机/无机界面触摸、霸占器材稳定性难题等方面，器材的开路电压和转化功率目标估计近期会别离到达680 mV、15%，长期保存条件下（1年）的功率衰减操控在10%以内。

　　上述作业得到国家自然科学基金（61404144，21403262）、浙江省杰出青年科学基金（LR16F040002）、浙江省自然科学基金（LY14F040005）、浙江省博士后科研项目择优赞助（BSH1402078）、宁波市自然科学基金（2014A610041，2013A610030）等项目的支撑。

　　图1微推打针体系及大面积、高产率制备单分子层周期性聚苯乙烯小球阵列的展现

　　图2纳米倒金字塔/正金字塔、纳米柱、纳米铅笔状外表光子晶体陷光结构，及它们在20μm超薄单晶硅薄膜外表的陷光功能表征

　　图3根据20μm级超薄单晶硅薄膜的n-Si/PEDOT:PSS异质结杂化太阳能电池器材

　　当时硅基太阳能电池实验室功率的世界纪录（25.6%）是由日本松下公司发明的，其器材结构是根据晶体硅/非晶硅薄膜的异质结方式（HIT电池）。HIT电池中充分使用了非晶硅薄膜对单晶硅外表的高质量钝化，以极低的界面电学丢失获得超高的开路电压（740 mV）。学习HIT结构，新近开展起来的单晶硅/有机物异质结太阳能电池选用在硅基底上旋涂相应的导电有机物，再堆积上、下金属电极的简略途径即可完结器材制备。由n型硅和具有空穴导电型的有机物poly(3,4-ethylene dioxythiophene):poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS)构建的n-Si/PEDOT:PSS异质结是该类电池中的超卓代表，其间PEDOT:PSS在经过改性处理后能够构成对硅外表近乎完美的钝化作用，具有获得高开路电压（700 mV）和高转化功率（20%）的潜力。

　　中国科学院宁波资料技能与工程研讨所所属新能源技能研讨所研讨员叶继春团队结合自身在超薄单晶硅薄膜资料研制方面的优势，提出以20μm厚度的超薄单晶硅来构建新式n-Si/PEDOT:PSS异质结太阳能电池的研讨方向并获得系列开展。与传统体硅比较，该超薄杂化异质结电池不光具有资料节省、可柔性的特色，且跟着厚度的减薄，光生载流子的有用传输途径变短、体复合会遭到按捺，理论上能够获得更高的开路电压，一起能够下降对硅资料质量的要求。

　　研讨团队首要针对该超薄电池对入射光吸收不充分的杰出问题，规划了二维纳米光子晶体绒面来按捺入射光在正外表的反射，并使用光波导效应来添加特征波段光在硅片内部传输的有用光程。为了处理光子晶体系备过程中的阵列结构掩模难题，自主研制了一种新式聚苯乙烯小球（PS）单分子层二维周期掩模制备办法，该办法选用多通道微推打针体系直接在液体外表制备PS小球单层自拼装膜，之后转移到预置硅片上。根据该办法，团队首要展现出1 m2的大面积的PS单层膜样品，并规划出产率3000片/h（与光伏工业匹配）的全自动微推打针原型设备，真实把实验室层面的PS小球掩模技能向工业化推进了一大步。在高质量PS小球掩模的协助下，结合彻底可规模化出产的湿法腐蚀（酸或碱性腐蚀）技能，团队在20μm厚度薄膜硅衬底上依照规划尺度成功制备出纳米柱、纳米金字塔（或倒金字塔）、纳米铅笔等特征纳米光子晶体绒面结构，并获得了全波段挨近光学吸收极限的陷光作用。上述相关研讨已请求中国专利（3.8，0.0，4.4，1.4，9.2），研讨作用宣布在Nano Letters（2015, 15, 4591）杂志上。

　　在所制备的各种阵列绒面结构中，纳米铅笔结构具有上端为纳米锥、下端为纳米柱的二元构型，上端的纳米锥结构具有超卓的结构突变特性（阻抗匹配），有助于最大极限地下降入射光的直接反射丢失，一起下端的纳米柱结构则有助于增强入射光的散射（添加有用光程）。在只是1.5μm的制绒深度下，纳米铅笔结构协助薄膜硅获得了优异的陷光作用（400-900 nm波段均匀反射率小于1.5%）。一起，顶端开口较大的锥状结构有利于导电聚合物PEDOT:PSS对其构成杰出的包覆，增大n-Si/PEDOT:PSS异质结电池的结区面积，增进载流子搜集功率。该新式纳米绒面结构从必定程度上回应了纳米绒面结构太阳能电池无法一起到达光、电两方面增益的难题，仅由正面结构优化所制备的20μm级杂化太阳能电池光电转化功率超越12%。该办法为经过绒面描摹操操控备高效太阳能电池供给了一种新思路，相关作用被Advanced Energy Materials（2015, DOI: 10.1002/aenm.201501793, In press）杂志承受。

　　为进一步提高n-Si/PEDOT:PSS异质结电池的光电转化功率，团队着力于按捺电池反面载流子复合。经过在反面引进高掺杂层，构成适宜的背外表电场，经过有用下降少量载流子在外表的富集浓度来下降电子-空穴在外表的复合。高掺杂层还有助于下降电子向背电极输运的势垒，一起下降与背电极之间的电阻触摸丢失。由此，团队在20μm薄膜硅衬底上制得了光电转化功率超越13.6%的n-Si/PEDOT:PSS异质结太阳能电池。这一功率与现有已报导的300μm体硅杂化电池的最高功率适当。该研讨为低成本、高功率薄膜异质结太阳能电池器材的开展供给了可行的思路，相关作用宣布在ACS Nano（2015, 9, 6522）杂志上。

　　当时，团队在超薄单晶硅杂化异质结太阳能电池方向的研讨要点会集在优化有机/无机界面触摸、霸占器材稳定性难题等方面，器材的开路电压和转化功率目标估计近期会别离到达680 mV、15%，长期保存条件下（1年）的功率衰减操控在10%以内。

　　上述作业得到国家自然科学基金（61404144，21403262）、浙江省杰出青年科学基金（LR16F040002）、浙江省自然科学基金（LY14F040005）、浙江省博士后科研项目择优赞助（BSH1402078）、宁波市自然科学基金（2014A610041，2013A610030）等项目的支撑。

　　图1 微推打针体系及大面积、高产率制备单分子层周期性聚苯乙烯小球阵列的展现

　　图2 纳米倒金字塔/正金字塔、纳米柱、纳米铅笔状外表光子晶体陷光结构，及它们在20μm超薄单晶硅薄膜外表的陷光功能表征

　　图3 根据20μm级超薄单晶硅薄膜的n-Si/PEDOT:PSS异质结杂化太阳能电池器材