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时间:2018-12-08
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1、英美大学用光纤造出“丝线”状硅类太阳能电池 由美国宾夕法尼亚州立大学(ThePennsylvaniaStateUniversity,PSU)和英国南安普顿大学(UniversityofSouthampton)组成的研究小组,在以SiO2为主要成分的光纤核心部分成功制备了同心圆状硅半导体的pin结。pin结具有光电转换功能,一旦有光照射,就会与太阳能电池一样产生电动势。如果形成布线,便可成为纤维状太阳能电池或快速响应的光检测器(PD:photodetector)。 长1m的太阳能电池(摄影:宾夕法尼亚州立大学Badding实验室) 优点是可制造长
2、度在10m以上 PSU化学教授JohnBadding等的研究小组采用以同心圆状制备p+型、i型及n+型硅半导体的技术,在光纤的核心部分制备了pin结(图1)。具体做法是用高压化学气相沉积法(CVD)向中空的光纤内部吹入硅烷(SiH4)气体,通过温度控制等使其结晶而成。 图1:同心圆状pin结 图为太阳能电池光纤的截面。中心是p+层,往外依次是i层和n+层。(摄影:宾夕法尼亚州立大学Badding实验室) 在圆筒型太阳能电池方面,也有其他开发同心圆状太阳能电池的案例,但此次的pin结直径非常小,只有约13μm。目前可制备的长度为1m~数m,但“
3、如果采用最近我们开发的方法,应该可以做大10m以上”(Badding)。 这种光纤型太阳能电池非常柔软,可以像布一样编织,做成带发电功能的衣服,还可以将手机等外壳的曲面部分做成太阳能电池。“原来的平面太阳能电池能发电的光照射角度有限制,而这种光纤型太阳能电池对光的照射角度基本没有依赖性”(Badding)。 不过,目前这种光纤还未内置从pin结获取电力的布线。但Badding等人已在光纤中集成过电路,因此内置布线应该不是多大问题。 另一方面,这种pin结已经确认可以作为PD来工作。由于pin结非常微细,因此对1.8GHz的高频率可见光激光脉冲具有响
4、应性。 光纤中集成了各种功能 Badding等的研究小组从2006年就开始研究在光纤中安装各种功能的技术。2006年成功在光纤的核心部分制备了非晶硅。2008年前后,开发出了制备单晶硅的技术,并于2011年开发出了制备肖特基二极管及简单电路的技术。 Badding等的最终目标是开发出芯线内部不仅集成有此次的光电转换功能、还集成有电信号高速处理电路的光纤。如果能够实现,那么用一根光纤即可实现发电、光电信号转换、电信号处理及光通信。
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