新型微纳结构硅材料及其广谱高效太阳能电池研究
2009年新立项973及重大研究计划项目
84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98
B000280901 应用 B000710904 B001110901 B001670901 B002950901 B007170901 A000080937 A000090941 A000300903 A000510901 A000980901 重大工程地质灾害的预测理论及 数值分析方法研究 城市环境要素高分辨率遥感谱像 合一认知理论与方法 稀疏微波成像的理论、体制和方 法研究 深部重大工程灾害的孕育演化机 制与动态调控理论 心脑血管易损斑块的高分辨成像 识别与风险评估预警体系重大问 题的基础研究 生物膜动态变化的分子机理与功 能研究 攻击与亲和社会行为的机理和异 常：多学科多层次交叉研究 基于精密测量物理的引力及相关 物理规律研究 复杂装备研发数字化工具中的计 算力学和多场耦合若干前沿问题 海相烃源岩形成的地球生物学过 程 抗体-抗原分子识别的结构基础 和功能研究
中国电力科学研 究院 中国科学院电工 研究所 中国科学院大连 化学物理研究所 中国科学院工程 热物理研究所 清华大学 北京大学 北京邮电大学 北京邮电大学 华中科技大学 东南大学 中山大学 天津大学 北京航空航天大 学 同济大学 中国科学院数学 与系统科学研究院 中国科学院微电 子研究所 武汉邮电科学研 究院 河海大学
银屑病的系统生物学研究 心脏间隔缺损形成、发展和干预 的基础研究
炎症过程中细胞间相互作用的信 号转导机制及其应用研究 恶性肿瘤发生及其早期防治的基 础研究 基于系统生物医学基础的白血病 临床转化研究 利用遗传地理时空模型预测H5N1 禽流感病毒的传播及控制策略研 清华大学 究 重要人兽共患胞内寄生菌病流行 石河子大学 特征及病原致病机制研究 中国科学院武汉 重要病毒的入侵机制研究 病毒研究所 我国重要食源性寄生虫病的发病 中山大学 机制及防治研究 基于“肾藏精”的脏象理论基础 上海中医药大学 研究 经脉体表特异性联系的生物学机 广州中医药大学 制及针刺手法量效关系的研究 以量-效关系为主的经典名方相 中国中医科学院 关基础研究 广安门医院 光电功能晶体结构性能、分子设 计、微结构设计与制备过程的研 南京大学 究 微生物冶金过程强化的基础研究 中南大学
微纳电子技术在电子器件中的应用研究
微纳电子技术在电子器件中的应用研究随着科技的快速发展，微纳电子技术已经成为当今电子行业中的关键领域之一。
微纳电子技术通过利用微纳米级别的结构和材料，探索和开发新的电子器件，实现更高的集成度、更小的尺寸和更低的功耗。
本文将探讨微纳电子技术在电子器件中的应用研究，并讨论其对电子行业的影响。
首先，微纳电子技术在集成电路领域的应用已经取得了显著的进展。
通过微纳米级别的工艺制造，芯片的集成度大大提高，可以容纳更多的晶体管和电路元件。
这使得芯片性能的提升成为可能，从而实现了更高的处理速度和更强的计算能力。
同时，微纳电子技术还为硅基器件提供了更多的设计选择，使得芯片的功耗降低和性能提升得以实现。
这些技术的应用不仅使得现代电子设备更小巧、更强大，还为人工智能、物联网和可穿戴设备等领域的发展提供了基础。
其次，微纳电子技术在传感器和检测器件方面的应用也广泛存在。
随着设备尺寸的减小，微纳电子技术能够实现对环境变化更敏感的传感器。
这些传感器可以测量温度、压力、湿度和光强等参数，并输出相应的电信号。
利用微纳电子技术，这些传感器可以被集成到微型芯片中，使其更易于安装和使用。
此外，微纳电子技术还可以用于制造微机电系统（MEMS），通常由传感器和执行器组成，可用于控制和操纵微观尺度的物体。
这些应用为医疗诊断、环境监测和智能家居等领域提供了新的解决方案。
此外，微纳电子技术在能源领域也发挥着重要作用。
利用纳米材料的特殊性质，如高比表面积和优异的导电性能，可以制造出高效的能源存储和转换器件。
微纳电子技术可以用于制造纳米发电机、柔性太阳能电池和纳米燃料电池等器件，这些器件具有更高的能量转换效率和更小的尺寸。
此外，微纳电子技术还可以用于制造能量管理器件，如能量收集模块和节能芯片，实现对能量的高效利用和管理。
这些应用有望推动新能源技术的发展，解决能源短缺和环境污染等问题。
最后，微纳电子技术在半导体器件领域的研究也值得关注。
通过微纳电子技术的研发，半导体器件的制造工艺得到了进一步的优化和改进。
纳米结构材料及其技术在太阳能电池中的应用和发展现状
纳米结构材料及其技术在太阳能电池中的应用和发展现状王二垒，张秀霞，杨小聪，张绍慧（北方民族大学电信学院，宁夏银川750021）摘要：太阳能电池的发展和利用离不开太阳能电池材料和技术的发展，文中对纳米结构材料及其技术在太阳能电池和太阳能光电转化技术中的应用和发展现状做了简要综述。
介绍了多元化合物太阳电池纳米材料、染料敏化太阳电池纳米材料和有机聚合物太阳电池结构纳米材料的研究现状和技术创新，并指出其发展趋势。
关键词：太阳能电池；阳能电池材料；纳米结构材料；光电转化中图分类号：O 484.4文献标识码：A文章编号：1674－6236（2012）24-0184-04Application and development of NANO -structured materials andtechnologies for solar cellsWANG Er -lei ，ZHANG Xiu -xia ，YANG Xiao -cong ，ZHANG Shao -hui（School of Electronics and Information Engineering ，North National University ，Yinchuan 750021，China ）Abstract:The development and use of solar cells can not be separated from the development of solar materials and technologies ，this paper summarized the application and development of NANO -structured material and technologies for solar cells and solar photoelectric conversion.The study status and technology innovation for multi -element compounds solar cells of NANO -structured materials ，dye -sensitized solar cells of NANO -structured materials and organic polymer solar cells of NANO -structured materials were introduced ，the development tendency were also been pointed out.Key words:solar cells ；solar cell material ；NANO -structured material ；photoelectric conversion收稿日期：2012-08-28稿件编号：201208157基金项目：国家自然科学基金资助项目（60844006）；北方民族大学研究生创新项目（2012XYC040；2012XYC041）；宁夏高等学校科学研究项目基金（2011JY002）；北方民族大学科学研究专项任务项目基金（2011XJZKJ02）；北方民族大学大学生创新项目（CJJ-CX-DX-40；CJJ-CX-DX-39）作者简介：王二垒（1985—），男，河南商水人，硕士研究生。
太阳能电池用硅材料的研究现状与发展趋势
太阳能电池用硅材料的研究现状与发展趋势一、本文概述随着全球能源结构的转型和环保意识的日益增强，可再生能源的开发和利用已经成为当今世界的重要议题。
其中，太阳能作为一种清洁、无污染、可持续的能源形式，受到了广泛关注。
太阳能电池作为将太阳能转化为电能的关键设备，其性能与材料的选择密切相关。
硅材料因其优异的半导体性能、丰富的储量以及相对成熟的生产工艺，成为了太阳能电池的主流材料。
本文旨在探讨硅材料在太阳能电池领域的研究现状，分析其在不同应用场景下的性能特点，并展望其未来的发展趋势。
本文将对硅材料的基本性质进行介绍，包括其晶体结构、电子特性以及光学性质等，为后续的研究提供理论基础。
我们将详细分析当前硅材料在太阳能电池中的应用现状，包括不同类型的硅太阳能电池（如单晶硅、多晶硅、非晶硅等）的优缺点、制造工艺以及光电转换效率等方面的内容。
我们还将探讨硅材料在柔性太阳能电池、异质结太阳能电池等新型电池技术中的应用前景。
在此基础上，本文将深入探讨硅材料研究的最新进展，包括纳米硅材料、硅基复合材料以及表面改性技术等新型硅材料的开发与应用。
这些新技术和新材料的出现，为硅太阳能电池的性能提升和成本降低提供了新的可能性。
我们将对硅材料在太阳能电池领域的发展趋势进行展望，探讨未来硅材料研究的方向和重点，以期为推动太阳能电池的持续发展和广泛应用提供参考。
二、硅材料的性质及其在太阳能电池中的应用硅是一种半导体材料，具有独特的电子结构，使其成为太阳能电池的理想选择。
硅的禁带宽度适中（约为1电子伏特），可以吸收可见光及近红外光区的太阳光，使其具有较高的光电转换效率。
硅材料还具有丰富的储量、良好的稳定性和相对较低的成本，这些因素使得硅成为商业化太阳能电池中最广泛使用的材料。
硅材料主要分为单晶硅、多晶硅和非晶硅三种类型。
单晶硅具有最高的光电转换效率，但成本也相对较高；多晶硅成本较低，效率略低于单晶硅；非晶硅则以其低廉的成本和易于大规模生产的特性而受到关注，但其光电转换效率相对较低。
新型太阳能电池材料的研究进展
新型太阳能电池材料的研究进展一、背景介绍太阳能电池是一种利用光合成原理将太阳能转化为电能的设备。
在人们对环境保护意识不断增强的今天，太阳能电池正逐渐成为一种主流的清洁能源。
二、目前太阳能电池的材料1.硅太阳能电池硅太阳能电池是目前应用最广泛的太阳能电池，在市场上占有较大的份额。
硅太阳能电池的优点是安全可靠，使用寿命长，适合大规模应用，但是其价格较高。
2.无机卤素太阳能电池无机卤素太阳能电池是一种新型太阳能电池。
和硅太阳能电池相比，无机卤素太阳能电池对石油依赖度较低，成本较低，太阳能转化效率较高，但是其还处于研究阶段，本体材料不够稳定。
3.有机太阳能电池有机太阳能电池由于采用的是有机材料，因此其制造成本和能源消耗都很低。
但是有机材料的稳定性较差，且目前该类太阳能电池的效率较低，对于实际应用还存在技术难题。
三、新型太阳能电池材料1.钙钛矿太阳能电池钙钛矿太阳能电池是近年来崛起的一种新型太阳能电池。
钙钛矿太阳能电池的光电转化效率高，材料成本低廉，但是其材料的稳定性有待提高。
2.过渡金属氧化物太阳能电池过渡金属氧化物太阳能电池是一种利用过渡金属氧化物作为电子输运材料的太阳能电池。
这种太阳能电池具有结构简单、制造成本低廉、太阳能转化效率高等特点，是未来发展方向之一。
3.有机无机杂化太阳能电池有机无机杂化太阳能电池将有机材料和无机材料结合在一起制成。
该类太阳能电池的优点是具有较高的转化效率和较长的使用寿命。
四、新型太阳能电池的发展趋势随着全球对于环境保护的要求日益提高，太阳能电池必将成为未来崛起的关键产业之一。
要想发展出更加高效、稳定的太阳能电池，就需要不断拓展新型材料的应用。
五、结论在这篇文章中，我们简单介绍了目前太阳能电池使用的材料，同时也详细地讲述了钙钛矿、过渡金属氧化物、有机无机杂化等新型太阳能电池材料的研究进展。
希望这些进展可促进太阳能电池技术的发展和应用，实现人们对于环境保护的愿望。
硅材料微纳加工技术研究与应用
硅材料微纳加工技术研究与应用随着科技的不断进步和人类对科技的不断追求，微纳加工技术越来越成为了一个研究热点。
其中硅材料微纳加工技术更是备受关注，因为硅材料具有良好的机械性能、导电性能和化学稳定性，可以广泛应用于电子、光电和生物医学等领域。
本文将从硅材料微纳加工技术的基本原理、当前研究现状和未来应用展望三个方面来阐述硅材料微纳加工技术的研究与应用。
一、硅材料微纳加工技术的基本原理硅材料微纳加工技术是将硅材料进行微米和纳米级别的加工处理，以制造出微小器件和结构，主要包括两种加工方式：一种是微影技术，主要通过光刻和蚀刻等技术，将硅片表面模式转移至微米和亚微米级别，从而制作出各种微型器件和结构；另一种是机械化学刻蚀技术，主要利用化学反应和机械作用相结合的加工方法，在硅片表面上制造出各种几何形状和精细结构。
其中，微影技术又包括紫外光刻和电子束刻蚀两种方式。
在紫外光刻中，将光刻胶涂覆在硅片表面，紧贴模板，然后通过紫外线照射，使得光刻胶发生化学变化，暴露出需要蚀刻的区域，最后将硅片浸入腐蚀液中进行蚀刻处理，制作出微型器件和结构。
而在电子束刻蚀中，则是利用电子束在硅片表面进行直接刻蚀，通过不同光阑大小和形状来形成需要的器件。
机械化学刻蚀则是利用机械和化学相当的作用进行加工，通过先用光刻将需要的模板打印在硅表面，再以一定比例配制化学物质进行蚀刻，最终便能制造出各种形状细致的器件。
二、当前研究现状在当前的研究中，硅材料微纳加工技术已经广泛应用于电子、光电和生物医学等领域。
在电子领域，硅基微芯片已经成为现代电子信息技术的基础，小型化和集成化的电子元器件和器件可以提高芯片的集成度和运行速度，同时还有助于整体电路的功耗降低。
在生物医学领域，硅基微纳加工技术能够制造出各种生物芯片和微型生物分析器件，有助于进行生物实验和疾病检测。
在光电领域，硅材料也可以用于制造光波导、光学阵列和其他光控器件，发挥重要的光电性能和光学性能，同时也使得光源发光效果更好，稳定性更高。
纳米技术在太阳能电池领域的应用研究
纳米技术在太阳能电池领域的应用研究在当今能源不断紧缺的形势下，太阳能作为一种可再生的清洁能源备受瞩目。
然而，传统太阳能电池面临着转换效率低、材料昂贵和使用寿命短等问题。
为了克服这些挑战，科学家们开始将纳米技术应用于太阳能电池的研究中，以期提高其效率和性能。
本文将探讨纳米技术在太阳能电池领域的应用研究。
一、纳米材料的应用纳米技术可为太阳能电池提供具有良好性能的材料。
例如，纳米颗粒可以增加太阳能电池的光吸收能力，使其能够更有效地转换太阳能为可用的电能。
此外，纳米颗粒还可以提高电池的导电性和稳定性，从而延长其使用寿命。
因此，研究人员已开始研发各种纳米材料，如纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜，以应用于太阳能电池中。
二、纳米结构的设计与优化纳米技术可以通过设计和优化纳米结构来提高太阳能电池的性能。
例如，利用纳米结构的能带调控效应，可以提高电子-空穴分离效率，从而提高太阳能电池的效率。
此外，纳米结构的表面积比传统结构更大，能够提供更多的活性表面以捕获光能和电子，这也有助于提高电池的性能。
因此，科学家们已开始针对不同类型的太阳能电池，如硅太阳能电池和钙钛矿太阳能电池，设计和优化纳米结构，以获得更高的转换效率和稳定性。
三、纳米涂层技术的应用纳米涂层技术是一种将纳米材料应用于电池表面的方法，以提高太阳能电池的性能。
通过在电池表面涂覆纳米材料，可以增强电池的抗反射能力，减少光的反射损失，提高光的吸收效率。
此外，纳米涂层还可以提高电池的稳定性和抗腐蚀能力，从而延长其使用寿命。
因此，研究人员已开始开发各种纳米涂层技术，并在太阳能电池中进行应用研究。
四、纳米技术在光伏材料合成中的应用纳米技术可用于合成具有优异性能的光伏材料。
通过控制纳米级结构和成分，可以改变材料的电子和光学性质，从而提高光伏材料的效率和稳定性。
例如，利用纳米级材料的量子尺寸效应和表面效应，可以增强材料的吸收能力，使之更适用于太阳能电池。
因此，科学家们已开始研究纳米材料合成技术，以获得更高效的光伏材料。
【精品】微纳结构在光电功能器件方面的应用研究
微纳结构在光电功能器件方面的应用研究可行性报告一、立项必要性近年来，随着绿色能源概念的提出，对于太阳能、风能、生物能源的利用需求促使人们为提高能量利用率而对器件结构、材料提出更高的要求，其中对于光能的利用涉及到光电功能器件的高效发射、传输、转换、接收与探测光子信号的过程，器件类型包括发光二极管（LED），光学波导，太阳能电池，可见及红外光探测器等，器件结构设计与优化对于性能的提高起到非常重要的作用。
近年来在器件结构优化的过程中经常用到二维微纳米周期阵列结构，用来增加对于光线的调控，均取得了较好的效果，如：1.用于LED的“表面粗化技术”和“蓝宝石图形化衬底技术”。
LED芯片在制作过程中，通常会遇到由于界面及表面折射率差过大而影响到光线出射的问题，从而影响到LED外量子效率的提高，通常采用的结构改进方法为表面粗化与蓝宝石图形化衬底技术（PSS）等，分别在外延片顶部与衬底表面采用光刻+刻蚀等工艺制作二维周期性结构，一方面能够有效改善LED表面结构对称性，增加出光几率，另一方面，还能够通过侧向外延等手段，有效地减少衬底与外延层晶格失配，达到减少位错密度，改善晶体质量的效果。
2.用于太阳能电池硅材料表面及其封装玻璃表面的二维周期阵列结构。
为了增加太阳能电池对于光线的吸收，减少材料表面的反射，通过微纳结构设计，并采用严格耦合波分析（RCWA）仿真，能够得到高吸收、低反射的二维周期结构。
如通过各向异性腐蚀、飞秒脉冲激光等硅表面微加工技术制作的“黑硅”表面，具有周期性，微纳尺寸的“小金字塔”结构，在250nm—2500nm 的宽光谱范围都具有超高效率的吸收。
在封装玻璃表面通过光刻结合蚀刻的技术，或者通过微纳尺寸小球的自组装技术获得类似“蛾眼”结构，能够形成折射率从玻璃到空气端的有效梯度减少，从而能够获得宽光谱（400nm-1100nm），宽角度（0-60度）范围极低的反射率，在太阳能电池产品中有着重要的应用前景。
硅基材料的制备与性能研究
硅基材料的制备与性能研究硅基材料是一类广泛应用在电子、光电子、能源等众多领域的重要材料。
其制备与性能研究对于开发新型材料、提升器件性能以及推动科技进步具有重要意义。
本文将从不同角度探讨硅基材料的制备方法以及其性能研究，为读者提供对该领域的全面了解。
一、硅基材料的制备方法硅基材料的制备方法多种多样，包括化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）、溶胶-凝胶法、磁控溅射等。
其中，CVD是最常用的制备方法之一。
CVD通过将反应气体传递到加热的衬底上，在高温下进行热解反应，使得硅原子在衬底表面上沉积形成硅基材料。
不同的CVD方法可以在不同的条件下控制硅基材料的形貌和性能，如低压CVD、热氧化法和PECVD等。
除了CVD，溶胶-凝胶法也是硅基材料制备的重要方法。
该方法通过将硅源和溶剂进行混合，并添加催化剂、表面活性剂等辅助物质，在适当的温度下生成溶胶体系。
随后，通过加热使溶胶液体发生凝胶化反应，生成凝胶体。
经过干燥和热处理后，最终获得硅基材料。
溶胶-凝胶法制备的硅基材料具有较高的纯度和较好的成膜性能，可以制备出纳米级的硅材料。
二、硅基材料的性能研究硅基材料具有优异的电子、光学和机械性能，对于其性能研究是推动材料应用和开发的关键。
在电子学领域，硅基材料常用于集成电路的制备。
通过改变硅材料的掺杂浓度、薄膜厚度和衬底结构等参数，可以调控其导电性能和载流子浓度。
此外，硅材料还广泛应用于太阳能电池、发光二极管等器件的制备。
对于硅基材料的能带结构和光学性质的研究，可以提高器件的光电转换效率。
另一方面，硅基材料在生物医学领域也展现出重要的应用前景。
硅基材料可以作为药物载体、生物传感器和组织工程支架等，在药物控释、生物检测和组织修复等方面发挥作用。
对于硅基材料的生物相容性和生物降解性的研究，可以优化其在生物医学领域的应用效果。
此外，硅基材料的力学性能也备受关注。
通过改变硅基材料的微观结构和纳米尺寸效应，可以调控其力学性能。
新型硅基材料的研究进展
新型硅基材料的研究进展随着科技的不断发展和进步，各种新材料层出不穷，其中硅基材料因其优异的物理性质和化学特性，备受研究者们的青睐。
而随着技术的不断创新，新型硅基材料的研究进展也日渐丰富。
一、硅基纳米材料硅基纳米材料是一种新型的硅基材料，具有优异的性能和广泛的应用前景。
它主要由硅纳米结构体和有机分子通过自组装形成。
硅基纳米材料具有很高的比表面积和孔容量，这为其应用于化学吸附、药物传递和分离纯化等方向打下了坚实的基础。
另外，硅基纳米材料还具有优异的荧光性能，可以应用于生命科学领域的细胞成像和荧光标记等方面。
二、硅基量子点硅基量子点是一种新型的发光材料，其发光机制与传统的有机荧光材料和半导体材料不同。
硅基量子点发光具有优异的发光性能、稳定性和荧光量化性能，已被广泛应用于生物成像、光催化和光电器件等领域。
硅基量子点在制备过程中无需使用有害物质，具有良好的生物相容性，可以直接用于生物体内成像和药物传递等方面。
三、硅基纳米线硅基纳米线是一种新型的纳米材料，其尺寸在10nm到500nm 之间，具有高比表面积和优异的电学、光学、热学性能，已经成为当前研究的热点。
硅基纳米线可以被应用于制备高效的光电器件、储能材料和生物传感器等方面。
此外，硅基纳米线还可以被用来制备柔性电子元件和透明导电薄膜等。
四、纳米级硅晶片由于硅晶片在信息技术领域中占有重要地位，因此研究新型的硅晶片技术具有重要意义。
纳米级硅晶片材料是指具有纳米级尺寸的硅晶片，其性能和应用方向与传统的硅晶片相比具有更多的优势。
硅晶片纳米化可以提高其表面积和比表面积，使其用于生物传感器、静电容积存储器等方面有了更多的应用前景。
综上所述，新型硅基材料是一个备受关注的领域，其优异的性能和广泛的应用前景已经引起了学术圈和工业界的高度关注。
在未来的研究中，我们需要不断提升制备方法和工艺，推动硅基材料的发展和应用，为人类社会的发展做出贡献。
太阳能光电、光热转换材料的研究现状与进展
太阳能光电、光热转换材料的研究现状与进展一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重，太阳能作为一种清洁、可再生的能源，其开发利用已成为全球关注的焦点。
太阳能光电、光热转换材料作为太阳能利用的核心技术之一，其研究现状与进展对于推动太阳能产业的发展具有重要意义。
本文旨在全面梳理太阳能光电、光热转换材料的研究现状，分析当前的研究热点和难点，展望未来的发展趋势，以期为推动太阳能产业的可持续发展提供理论支持和实践指导。
本文将回顾太阳能光电、光热转换材料的发展历程，介绍其基本原理和分类，为后续的研究现状分析和进展讨论奠定基础。
重点分析太阳能光电转换材料，包括硅基材料、薄膜材料、钙钛矿材料等的研究现状，探讨其性能优化、成本降低以及产业化应用等方面的进展。
同时，对太阳能光热转换材料，如选择性吸收涂层、光热转换液体等的研究现状进行梳理，分析其在提高光热转换效率、稳定性以及应用领域拓展等方面的研究成果。
在此基础上，本文将深入探讨太阳能光电、光热转换材料研究中存在的问题和挑战，如材料性能瓶颈、制备工艺复杂、成本高昂等，并提出相应的解决策略和发展方向。
展望太阳能光电、光热转换材料的未来发展趋势，预测其在提高光电转换效率、降低成本、拓宽应用领域等方面的潜在突破，为太阳能产业的可持续发展提供新的动力。
通过本文的综述，旨在为读者提供一个全面、深入的太阳能光电、光热转换材料研究现状与进展的认识，为相关领域的研究人员和企业决策者提供有益的参考和借鉴。
二、太阳能光电转换材料太阳能光电转换材料是能够将太阳光直接转化为电能的材料，主要包括硅基材料、多元化合物薄膜材料、有机和聚合物材料以及染料敏化太阳能电池材料等。
随着全球对可再生能源需求的不断增长，太阳能光电转换材料的研究与应用日益受到重视。
硅基材料作为目前最成熟、应用最广泛的光电转换材料，经历了从单晶硅到多晶硅、再到薄膜硅的发展过程。
单晶硅太阳能电池转换效率高，但成本较高；多晶硅和薄膜硅则具有较低的成本和较好的应用前景。
2023年光伏发电行业发展趋势：光伏发电技术效率不断提升
3. 薄膜太阳能电池技术的创新薄膜太阳能电池具有柔性、轻薄等优点，在建筑、汽车等领域的应用前景广阔。预计到2023年，薄膜太阳能电池的平均转换效率将达到15%以上，相较于目前的平均水平提高了约2个百分点。
高效太阳能电池技术
正在成为光伏发电行业发展的重要趋势之一。未来到2023年，光伏技术的效率将继续提升，为光伏发电行业带来更多的发展机会和潜力。
在高效太阳能电池技术方面，有以下几个关键趋势：
多晶硅太阳能电池的效率提升：多晶硅太阳能电池是当前市场上最常见和广泛应用的太阳能电池类型。随着制造工艺和材料科学的不断进步，多晶硅太阳能电池的转换效率将继续提高。这意味着同样面积的太阳能电池板能够产生更多的电能，从而提高光伏发电系统的整体效率。
3.光伏器件表面与界面的优化优化光伏器件的表面和界面：通过利用纳米技术和微纳结构技术，对光伏器件的表面进行微观和纳米级的处理和工程，可以显著提高表面反射率和光伏效率。同时，优化光伏器件的界面结构和界面能级匹配，减少能量损失和载流子复合，提高光子的利用率。
4.集成光学与光子管理技术提高光伏效率采用集成光学和光子管理技术：通过设计和制造具有特殊光学功能的光伏器件结构，如光子晶体、光波导、衍射结构等，可以实现对入射光的高效捕获和控制，提高光子的利用率和功率输出。同时，引入光子管理技术，如准单色光源、反射镜、透明导电层等，可进一步提高光伏系统的光电转换效率。
降低光伏组件光损耗
1.2023年，光伏组件材料将迎来革命，降低光损耗利用优质材料：光伏组件的光损耗主要是因为材料的光吸收和反射造成的。在2023年，随着技术的进步，优质材料的研发和使用将成为降低光伏组件光损耗的关键。采用具有较高光吸收率和较低反射率的优质材料，如新型光伏材料的应用，将有效提高光伏组件的光电转换效率。
国家重大科学研究计划2012年立项项目清单
国家重大科学研究计划2012年立项项目清单项目编号项目名称项目首席2012CB910100 代谢相关蛋白质修饰在肿瘤发生发展过程中的作用及机制赵世民复旦大学教育部上海市科学技术委员会2012CB910200 天然免疫应答相关蛋白的鉴定、结构与功能舒红兵武汉大学教育部湖北省科学技术厅2012CB910300 泛素－蛋白酶体：系统性发现其底物、发掘新作用机制及其生物学意义秦钧军事医学科学院放射与辐射医学研究2012CB910400 重要G蛋白偶联受体的结构与功能研究及配体发现刘明耀华东师范大学教育部上海市科学技术委员会2012CB910500 植物表观遗传机制与重要调控蛋白质的功能和结构研究沈文辉复旦大学教育部上海市科学技术委员会2012CB910600 蛋白质定量新方法及相关技术研究张丽华中国科学院大连化学物理研究所中国科学院2012CB910700 肿瘤发生发展中关键蛋白的功能与调控肖智雄四川大学教育部四川省科学技术厅2012CB910800 炎症诱导肿瘤的分子调控网络研究林安宁中国科学院上海生命科学研究院上海市科学技术委员会中国科学院2012CB910900 植物表观遗传调控及其在重要发育过程中的作用机制及结构基础研究邓兴旺北京大学教育部2012CB911000 蛋白质的生成、修饰与质量控制 Sarah Perrett 中国科学院生物物理研究所中国科学院2012CB911100 病毒与宿主细胞相互作用分子机制的研究于晓方吉林大学教育部2012CB911200 端粒相关蛋白对人类重大疾病作用机制的研究刘俊平杭州师范大学浙江省科学技术厅2012CB921300 极端条件下量子输运的研究和调控牛谦北京大学教育部2012CB921400 异质界面诱导的新奇量子现象及调控龚新高复旦大学教育部上海市科学技术委员会2012CB921500 人工微结构材料中光、声以及其它元激发的调控彭茹雯南京大学教育部2012CB921600 受限空间中光与超冷原子分子量子态的调控及其应用贾锁堂山西大学山西省科学技术厅2012CB921700 功能关联电子材料及其低能激发与拓扑量子性质的调控研究鲍威中国人民大学教育部2012CB921800 全固态量子信息处理关键器件的物理原理及技术实现肖敏南京大学教育部2012CB921900 光场调控及与微结构相互作用研究王慧田南开大学教育部天津市科学技术委员会2012CB922000 氧化物复合量子功能材料中的多参量过程及效应陆亚林中国科学技术大学中国科学院2012CB922100 囚禁单原子(离子)与光耦合体系量子态的操控詹明生中国科学院武汉物理与数学研究所中国科学院2012CB932200 纳米金属材料的多级结构制备及优异性能探索研究卢柯中国科学院金属研究所中国科学院2012CB932300 纳米材料功能化宏观体系的构筑和性能研究姜开利清华大学教育部2012CB932400 光功能导向的硅纳米结构高效、可控制备及其应用的基础研究张晓宏中国科学院理化技术研究所中国科学院2012CB932500 肝癌治疗的新型纳米药物研究杨祥良华中科技大学教育部2012CB932600 纳米界面生物分子作用机制的基础研究及其在前列腺癌早期检测中的应用樊春海中科院上海应用物理研究所中国科学院2012CB932700 新型高性能半导体纳米线电子器件和量子器件徐洪起北京大学教育部2012CB932800 高比能直接甲醇燃料电池关键纳米材料与纳米结构研究杨辉上海中科高等研究院中国科学院上海市科学技术委员会2012CB932900 纳米结构材料在先进能源器件应用中的表界面问题研究王春儒中国科学院化学研究所中国科学院2012CB933000 基于扫描探针技术的纳米表征新方法研究白雪冬中国科学院物理研究所中国科学院2012CB933100 高频磁性纳米材料的电磁性能调控及其在磁性电子器件中的应用薛德胜兰州大学教育部2012CB933200 高效节能微纳结构材料体系研究杨振忠中国科学院化学研究所中国科学院2012CB933300 基于纳米技术的肺癌早期检测研究赵建龙中国科学院上海微系统与信息技术研究所中国科学院上海市科学技术委员会2012CB933400 石墨烯材料的宏量可控制备及其应用基础研究石高全清华大学教育部2012CB933500 面向高性能计算机超结点的关键微纳光电子器件及其集成技术研究郑婉华中国科学院半导体研究所中国科学院2012CB933600 多级微纳结构生物活性材料促进骨组织快速修复的研究刘昌胜华东理工大学教育部上海市科学技术委员会2012CB933700 新型铜基化合物薄膜太阳能电池相关材料和器件的关键科学问题研究肖旭东中国科学院深圳先进技术研究院中国科学院2012CB933800 仿生可控粘附纳米界面材料张广照中国科学技术大学中国科学院2012CB933900 纳米材料在骨、牙再生修复中的生物学过程研究林野北京大学教育部2012CB934000 基于肿瘤微环境调控的抗肿瘤纳米材料设计和机制研究聂广军国家纳米科学中心中国科学院2012CB934100 微纳惯性器件运动界面纳米效应基础问题研究刘晓为哈尔滨工业大学工业和信息化部2012CB934200 新型微纳结构硅材料及广谱高效太阳能电池研究李晋闽中国科学院半导体研究所中国科学院2012CB934300 基于纳米材料的太阳能光伏转换应用基础研究戴宁中国科学院上海技术物理研究所上海市科学技术委员会中国科学院2012CB944400 雌性生殖细胞减数分裂的分子基础孙青原中国科学院动物研究所国家人口和计划生育委员会中国科学院2012CB944500 心脏与肝脏发育和再生的遗传调控研究彭金荣浙江大学教育部浙江省科学技术厅2012CB944600 生殖细胞基因组结构变异的分子基础金力复旦大学上海市科学技术委员会教育部2012CB944700 排卵障碍相关疾病发生机制研究陈子江山东大学教育部山东省科学技术厅2012CB944800 植物胚乳发育及储藏物质累积的分子调控机制研究薛红卫中国科学院上海生命科学研究院上海科学技术委员会2012CB944900 辅助生殖诱发胚胎源性疾病的风险评估和机制研究黄荷凤浙江大学教育部浙江省科学技术厅2012CB945000 上皮组织的形成、更新及其调节机理朱学良中国科学院上海生命科学研究院中国科学院上海市科学技术委员会2012CB945100 血管发育和稳态维持的遗传及表观遗传机制杨晓中国人民解放军军事医学科学院生物工程研究所2012CB955200 东亚季风区年际-年代际气候变率机理与预测研究刘征宇北京大学教育部2012CB955300 全球典型干旱半干旱地区气候变化及其影响黄建平兰州大学教育部2012CB955400 全球变化与环境风险关系及其适应性范式研究史培军北京师范大学教育部2012CB955500 气候变化对人类健康的影响与适应机制研究刘起勇中国疾病预防控制中心卫生部2012CB955600 太平洋印度洋对全球变暖的响应及其对气候变化的调控作用谢尚平中国海洋大学教育部2012CB955700 气候变化对社会经济系统的影响与适应策略黄季焜中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院2012CB955800 气候变化经济过程的复杂性机制、新型集成评估模型簇与政策模拟平台研发王铮中科院科技政策与管理科学研究所2012CB955900 全球气候变化对气候灾害的影响及区域适应研究宋连春国家气候中心中国气象局2012CB956000 全球变暖下的海洋响应及其对东亚气候和近海储碳的影响袁东亮中国科学院海洋研究所中国科学院2012CB956100 湖泊与湿地生态系统对全球变化的响应及生态恢复对策研究沈吉中国科学院南京地理与湖泊研究所中国科学院2012CB956200 全球典型干旱半干旱地区年代尺度气候变化机理及其影响研究马柱国中国科学院大气物理研究所中国科学院2012CB966300 神经分化各阶段细胞命运决定的调控网络研究及其转化应用章小清同济大学上海市科学技术委员会教育部2012CB966400 人多能干细胞向胰腺β细胞和神经细胞定向分化的机制研究邓宏魁北京大学教育部2012CB966500非整合人诱导性多能干细胞（iPS）及相关技术用于β地中海贫血治疗的研究潘光锦中科院广州生物医药与健康研究院中科院2012CB966600 中胚层干细胞自我更新分化的机制与功能研究冯新华浙江大学教育部浙江省科学技术厅2012CB966700 多能干细胞定向分化的表观遗传学调控网络沈晓骅清华大学教育部2012CB966800 干细胞分裂模式和干细胞干性维持的机制研究高维强上海交通大学教育部上海市科学技术委员会2012CB966900 体内间充质干细胞自我更新、分化及其调控相关组织干细胞的机制研究李保界上海交大教育部上海科学技术委员会2012CB967000 肿瘤干细胞的动态演进及干预研究刘强中山大学教育部2011年生命科学部资助重点项目清单。
新型微纳结构材料的制备与性能研究
新型微纳结构材料的制备与性能研究第一章引言微纳结构材料是指具有微米和纳米尺寸特征的材料，其具有特殊的物理、化学和机械性能，被广泛应用于能源、电子、生物医学等领域。
针对当前制备方法的不足，本篇文章将探讨新型微纳结构材料的制备技术，并系统研究其性能与应用。
第二章制备方法2.1 热溶液法热溶液法是一种常用的制备微纳结构材料的方法。
其基本原理是将溶液中的材料以高温溶解，然后通过控制温度、浓度等条件来实现材料的结晶。
该方法具有简单、灵活的优点，可以制备出具有不同结构和形态的微纳结构材料。
此外，热溶液法还可以通过添加表面活性剂、离子控制剂等物质，来调控材料的形貌、尺寸和结构。
2.2 气相沉积法气相沉积法通过在高温和压力条件下将气体中的原子或分子沉积在基底上，制备出微纳结构材料。
该方法通常分为化学气相沉积和物理气相沉积两种形式。
化学气相沉积法通过调控反应气体的成分和反应条件，可以合成出具有特定结构和组成的微纳结构材料。
物理气相沉积法则通过蒸发或溅射的方式将材料沉积在基底上，制备出具有良好结晶性和较高纯度的微纳结构材料。
2.3 模板法模板法是指利用现有的模板结构作为催化剂和模板材料之间的中间体，在其表面上沉积材料，并最终去除模板材料，得到具有复杂结构和形貌的微纳结构材料。
模板可以是有机物、金属或无机材料等，其形状和尺寸可以根据需要进行调节。
模板法具有良好的可控性和可重复性，可以制备出各种不同的微纳结构材料。
第三章性能研究3.1 机械性能微纳结构材料的机械性能是其应用的重要指标之一。
通过改变材料的结构和形貌，可以调控材料的硬度、强度和韧性。
例如，通过制备纳米颗粒增强的金属基复合材料，可以显著提高材料的强度和硬度，从而实现更高的负载承载能力。
3.2 光学性能微纳结构材料的光学性能是指材料对光的吸收、散射和透射等性质的研究。
通过调控材料的结构和形貌，可以实现对光的有效控制。
例如，制备出具有特定结构的光子晶体材料，可以实现光子带隙的调控，从而实现对光波的传播和控制。
南大基于微纳结构的光热转换材料及其应用
南大基于微纳结构的光热转换材料及其应用全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：光热转换材料是一种能够将光能转换为热能的材料，具有广泛的应用前景。
南大在微纳结构材料领域取得了一系列重要突破，利用微纳结构设计新型光热转换材料，通过提高材料的吸收、传导和转换效率，实现了高效的光热转换性能。
本文将介绍南大基于微纳结构的光热转换材料及其应用。
一、微纳结构的优势微纳结构是指在微观尺度上具有特定形状和尺寸的结构，具有独特的光学、热学和电学性能。
相比传统均匀材料，微纳结构材料具有以下优势：1. 提高光吸收率：微纳结构可以通过构建表面等离子体激元共振，增强材料对特定波长光的吸收，提高光吸收率。
2. 增强光热转换效率：微纳结构设计可以实现光热转换过程的局域化，使得光能更有效地转化为热能。
3. 控制热传导：通过设计微纳结构的形状和尺寸，可以有效控制材料的热传导性能，提高光热转换效率。
4. 实现多功能性能：微纳结构材料可以实现多功能性能，如光电、光热和光学等，具有广泛的应用前景。
二、基于微纳结构的光热转换材料南大团队基于微纳结构设计了一系列高效的光热转换材料，具有优异的光热转换性能和稳定的工作性能。
这些材料主要包括以下几类：1. 纳米结构吸收膜：通过纳米结构设计，实现材料对可见光和红外光的吸收，提高光热转换效率。
3. 纳米孔阵列发射膜：通过纳米孔阵列设计，实现材料的光热转换和热发射，应用于太阳能热发电系统。
4. 纳米颗粒光催化剂：利用纳米颗粒结构设计，实现光催化氧化反应，实现光热转换和催化效应的结合。
这些基于微纳结构设计的光热转换材料在太阳能利用、热电转换、光催化和激光加工等领域具有重要的应用价值。
三、应用案例2. 热电转换器件：利用纳米线热电材料实现光热和热电效应的协同作用，开发高效的光热电转换器件，应用于废热利用和能源收集。
这些应用案例表明，基于微纳结构的光热转换材料具有广阔的应用前景和市场潜力，将为能源利用和环境保护领域带来重要的技术创新和经济效益。
硅基光电材料的研究与开发
硅基光电材料的研究与开发近年来，随着信息技术的飞速发展，人们对光电材料的需求不断增加。
其中，硅基光电材料作为一种重要的功能材料，具有广泛的应用前景。
本文将探讨硅基光电材料的研究与开发，并对其未来发展进行展望。
1. 硅基光电材料的特点与应用硅基光电材料是一类以硅为基底的材料，具有许多独特的特点。
首先，硅基光电材料具有良好的光电特性，能够将光信号转化为电信号，实现能量的转换与传输。
其次，硅基光电材料的制备工艺成熟，生产成本低廉，适应了大规模生产的需求。
此外，硅基材料还具有可塑性好、稳定性高等优点，能够适应不同场合的需求。
硅基光电材料在各个领域都有广泛的应用。
在电子工业中，硅基光电材料可用于制备光电器件，如太阳能电池、光电传感器等。
在医学领域，硅基光电材料可用于制备生物传感器，实现对生物分子的便捷检测。
在光通信领域，硅基光电材料可用于光纤通信与光波导的制备，提高传输效率与稳定性。
2. 硅基光电材料的研究进展近年来，随着科学技术的不断进步，对硅基光电材料的研究也越发深入。
研究人员通过对硅基材料的改性与掺杂，提高了其光电性能。
例如，研究人员通过对硅基材料进行微纳加工，制备了纳米结构材料，进一步提高了其光电转化效率。
此外，研究人员还研发了一系列基于硅基材料的新型光电器件。
例如，利用硅基材料的光致发光效应，研究人员成功制备了硅基发光二极管，实现了基于硅材料的光发光器件的突破。
同时，硅基光电材料的研究还推动了光通信技术的发展，使其在高速传输与大容量数据存储方面取得了重要突破。
3. 硅基光电材料的未来发展在未来，硅基光电材料有望在多个领域得到广泛应用。
首先，在太阳能领域，硅基光电材料的高效转换性能将有助于提高太阳能电池的能量转换效率，推动可再生能源的发展。
其次，在信息通信领域，硅基光电材料的突破性进展将推动光通信技术的飞速发展，提高数据传输的速率与稳定性。
此外，硅基光电材料在医学诊断与治疗领域也具有广阔的前景。
随着人们对生命科学的深入研究，硅基生物传感器的需求不断增加，其在生物分子检测、疾病诊断与治疗等方面的应用将逐步扩大。
微纳技术在能源存储中的应用
微纳技术在能源存储中的应用近年来，随着能源危机的日益凸显和环境问题的加剧，对高效能源存储技术的需求也日益增加。
微纳技术作为一种重要的新兴技术，因其在高效率、小尺寸和可控制性等方面的优势，被广泛应用于能源存储领域。
本文将探讨微纳技术在能源存储中的应用，并对其未来发展进行展望。
一、微纳技术在锂离子电池中的应用锂离子电池作为目前最常用的可充电电池之一，在移动设备、电动车辆等领域有着广泛的应用。
微纳技术在锂离子电池中的应用主要体现在两个方面。
首先，微纳结构可以增强电池的性能。
通过在电极材料中引入微纳结构，可以增加材料的表面积，提高材料的离子和电子传输速率，从而提高电池的充放电效率。
此外，微纳结构还可以改善电极材料的稳定性，减缓材料的膨胀和收缩过程，延长电池的寿命。
其次，微纳技术可以改变电池的结构。
通过在电解液中引入微纳粒子，可以增加电池的能源密度，提高电池的储能能力。
同时，微纳技术还可以使电池具备柔性和可穿戴性，为电池在智能穿戴设备等领域的应用提供了可能。
二、微纳技术在超级电容器中的应用超级电容器作为一种新型的能量存储装置，具有高功率密度、长循环寿命和快速充放电等优点，在电动汽车、风力发电等领域有着广泛的应用前景。
微纳技术在超级电容器中的应用主要表现在以下几个方面。
首先，微纳材料可以提高超级电容器的能量密度。
通过在电极材料中引入微纳结构或以微纳尺度构筑电容层，可以增加材料的可用表面积，提高材料的吸附和储存能力，从而提高电容器的能量密度。
其次，微纳技术可以优化超级电容器的电解质。
通过在电解质中加入微纳颗粒，可以增加电解质的离子传输通道，减小电解质的电阻，提高超级电容器的电导率和充放电效率。
此外，微纳技术还可以改变超级电容器的结构。
通过设计微纳级的电极间隔和电极形貌，可以增加电容器的有效电极面积，提高电容器的存储能力和性能稳定性。
同时，微纳技术还可以使超级电容器具备柔性和可弯折性，为电子设备和智能家居等领域的应用提供了便利。
仿生学在新材料设计方面的探索
仿生学在新材料设计方面的探索人们对新材料的需求日益增长，为了满足这种需求，科学家们不断探索创新的材料设计方式。
在这个过程中，仿生学逐渐成为一种被广泛关注和应用的方法。
仿生学通过研究生物系统的结构和功能，从而获得灵感，设计出具有类似特性的新材料。
它在新材料设计方面的探索为我们提供了许多创新的材料解决方案。
在本文中，我们将探讨仿生学在新材料设计方面的应用及其前景。
瓢虫翅膀上的微纳结构，蜻蜓翅膀上的自洁结构、鲨鱼皮肤上的阻力减小结构等都是仿生学在新材料设计中的经典案例。
仿生学的这些探索激发了科学家们对新材料的创新思维，并在许多领域发挥了重要作用。
首先，仿生学在材料设计中的应用为我们提供了许多轻量化材料解决方案。
蜢蜣的骨骼结构启发了科学家们研发轻质高强度材料，如碳纤维复合材料。
与传统金属材料相比，碳纤维具有更高的比强度和比刚度，重量却远远轻于金属。
这种材料的应用可以大幅减轻航天器、飞机、汽车等产品的重量，提高其性能和节能性。
仿生学在轻量化材料设计方面的探索为科技领域的进步提供了强有力的支持。
其次，仿生学在材料设计中的应用还为我们提供了许多具有特殊功能的材料解决方案。
例如，由莲花叶面微纳结构启发的超疏水材料，可以使表面产生很高的接触角，从而使水滴在其上表现出高度的滚动性，带走污垢。
这种自洁材料的应用可以减少清洁材料表面的工作量，提高清洁效率。
此外，仿生学在自愈合材料、敏感材料等方面的探索也取得了重要进展。
这些具有特殊功能的新材料在环境保护、智能生活、医疗健康等领域中具有广阔的应用前景。
此外，仿生学还为材料的可持续性发展提供了思路。
生物体具有自我修复和自我适应能力，这激发了科学家们研发具有类似特性的新材料。
自修复材料可以通过扫描自身，检测并修复受损部位，延长材料的使用寿命。
这种新型材料在建筑、航空航天等领域中具有重要的应用价值。
另外，仿生学还启发了科学家们研发可持续性能源材料。
例如，蜻蜓翅膀上的微纳结构启发了太阳能电池板的设计，提高了太阳能电池的转换效率。
微纳电子器件制造技术的研究与应用
微纳电子器件制造技术的研究与应用近年来，微纳电子器件在电子工业中越来越受到重视，成为了求解当前热点问题的新选择。
浅谈微纳电子器件制造技术的研究与应用对于我们深入了解微纳电子器件的制造原理和应用场景，有着重要的意义。
一、微纳电子器件制造技术简要介绍微纳电子器件是指在微米甚至纳米级的范围内制造的电子元器件，主要采用微细加工技术和材料技术制造。
其制造涉及多个学科领域，包括微机电系统、材料科学与工程、化学工程、电子物理等。
微纳电子器件具有尺寸小、性能优良、功耗低、可靠性高等特点，具有广阔的应用前景。
微纳电子器件制造技术的研究主要分为以下几个方面：1.微电子加工技术微电子加工技术是微纳电子器件制造技术中的核心技术，包括半导体工艺和微机电系统工艺两大类。
常用的微电子加工技术有光刻、蒸镀、离子注入、化学蚀刻等。
这些技术的优化和改进，对于微纳电子器件的生产与提升具有重要意义。
2.材料技术微纳电子器件所使用的材料不同于传统电子器件，需要具有特殊的性质和特点。
微纳电子器件制造中常用的材料有氮化硅、氮化铝、氮化镓等。
这些材料的制备、加工和性能优化，是微纳电子器件制造中重要研究方向之一。
3.模拟设计技术微纳电子器件的复杂性和成本高昂，需要采用模拟设计工具对其进行仿真，在实际制造前进行模型验证，以降低失败率并提高成功率。
常用的仿真软件有COMSOL Multiphysics等。
4.封装与测试技术微纳电子器件在制造完成后，需要进行封装和测试，以确保其性能和可靠性。
因器件的封装和测试通常引起信号传输的损失，因此封装和测试技术的研究成为了微纳电子器件制造的重要方向之一。
二、微纳电子器件制造技术的应用场景1.通信和通讯微波通讯、红外通讯、量子通讯等都是微纳电子器件在通信行业中的应用。
此外，微纳电子器件还被应用于数字通讯、光通讯、射频通讯等领域。
2.能源微纳电子器件在太阳能电池领域的应用可将太阳辐射能转化为电能，实现了绿色能源利用。
微晶硅柔性太阳能电池的研究的开题报告
微晶硅柔性太阳能电池的研究的开题报告一、研究背景随着全球能源危机的日益加剧，环境保护问题愈发引起人们的重视。
可再生能源是解决以上问题的的有效途径之一。
其中，太阳能作为一种丰富、无污染、无噪音、无排放的清洁能源受到越来越多的关注和重视。
太阳能电池是太阳能利用的核心技术，不断提高太阳能转换效率就成为太阳能电池领域的重要研究方向。
目前，硅基晶体太阳能电池是最早、最成功且市场占有率最大的一种太阳能电池。
但是，硅基晶体太阳能电池存在以下问题：1. 硬度大，无法弯曲，不能适应不同形状的物体。
2. 生产成本高，在实际应用中造成一定的限制。
为了解决硅基晶体太阳能电池的问题，近年来，微晶硅柔性太阳能电池备受关注。
微晶硅太阳能电池由于其硅晶粒尺寸小，故可具有更宽的吸收谱和更大的光伏转换效率，同时又是柔性的，可折叠、可弯曲，能够实现各种形状的美学设计，适用面更广。
二、研究目的和意义本课题旨在探究微晶硅柔性太阳能电池的制备工艺和性能研究，具体地说，包括以下几个内容：1. 研究微晶硅材料的制备工艺，通过控制工艺参数，制备高质量的微晶硅材料。
2. 研究可弯曲、可折叠、可定制形状的微晶硅太阳能电池的制备工艺。
通过改变电极材料、优化光伏薄膜的制备工艺和选择适当的材料，制备出性能优良的微晶硅太阳能电池。
3. 对制备的微晶硅太阳能电池进行性能测试，确定其性能参数，比如转换效率、光伏响应、稳定性等参数。
本课题的研究成果，一方面可以为柔性太阳能电池领域的技术发展提供一定的实验依据，另一方面可大幅度降低柔性太阳能电池的成本，提高其市场占有率，具有广泛的应用价值和社会意义。
三、研究方法通过文献查阅、实验研究、数据分析等手段，开展以下研究：1. 微晶硅材料制备方案的优化设计和制备工艺的调整。
2. 根据制备的微晶硅材料，确定不同的光伏薄膜材料和电极材料，进行微晶硅柔性太阳能电池的制备。
3. 运用性能评价技术，对研制的微晶硅太阳能电池的电性能参数进行测试和评价。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
项目名称：新型微纳结构硅材料及其广谱高效太阳能电池研究首席科学家：李晋闽中国科学院半导体研究所起止年限：2010年1月-2011年10月依托部门：中国科学院一、研究内容1、拟解决的关键科学问题本项目从国家清洁能源的重大需求和太阳能产业发展的长远规划出发，借鉴国内外相关研究经验，针对在激光微构造黑硅材料及其高效太阳能电池研制中遇到的关键性难点，由表及里，归纳拟解决的关键科学问题如下：（1）超快激光脉冲微构造硅表面的动力学过程黑硅表面准有序晶锥是在数百次超快脉冲激光辐照化学辅助刻蚀下形成的，其微观结构和形成过程与激光能量、波长、脉宽、频率、和环境气氛等诸多因素密切相关。
对超快激光脉冲微构造硅表面动力学过程的研究，不仅能深入理解黑硅表面微结构的形成机理，更是制备高质量黑硅材料的重要前提。
为此，需要研究超快激光脉冲所致硅表面波纹、熔融中间态和晶锥的形成过程及其物理机制，如研究辐照初期硅表面波纹形成过程中入射波、散射波和激发波之间的干涉，表面毛细作用，表面声波和表面张力梯度等各种因素的作用。
（2）黑硅材料的减反、广谱吸收与表面微纳结构的关系黑硅材料最引人注目的两个特点是对太阳光具有极低的反射率和广谱吸收，这正是其作为太阳能电池材料所具有的独特优点。
硅表面的微构造如金字塔或柱状都可以增加光的吸收并增强对光的抗反射能力。
但黑硅的光吸收性质却不完全归结为其独特的表面形貌，它的近红外吸收特性主要归因于超快脉冲激光辐照制备过程中渗入表面的杂质，如化学结构、形成的化合物、渗入表面的杂质种类、浓度和分布、光辐照引入的晶格损伤和散射中心等。
所以，黑硅材料的减反、广谱吸收与表面微纳结构的关系是本课题需要解决的关键科学问题，是揭示和了解黑硅特点及其本质的关键所在。
为此，必须研究黑硅材料的减反效果与晶锥形状、密度和分布的关系，研究高掺杂表层的厚底和浓度梯度对硅禁带间深能级中间子带、进而对材料广谱吸收性质的影响，研究如何恢复激光辐照损伤及其对光电性质的影响，从而制备出低损伤缺陷、高光电性能的黑硅材料。
（3）黑硅太阳能电池的光电转换机理。
黑硅微构造材料对太阳光有很高的吸收率，但吸收的光能并非都能转换成电能。
黑硅材料中光生载流子的产生、分离、输运和收集过程与激光辐照引入的晶格损伤、缺陷和复合中心、掺入的杂质、耗尽区的位臵、内建电场的强弱、能带结构及电池结构等深层次因素相关。
所以，探索黑硅太阳能电池中的光生载流子传输过程和光电转换机制是本项目必须解决的关键科学问题，是取得黑硅电池技术突破，掌握自主知识产权的核心。
重点研究红外光子的光电转换和高能光子的高效利用，研究杂质能级的光电离截面、电子的多能级跃迁过程、以及深能级子带上电子的寿命和输运，即吸收的光子如何能最大限度地转换成输出电流。
研究激光辐照诱生的表层缺陷复合中心对光生载流子分离、输运的影响。
研究过饱和重掺与费米能级钉扎之间的关系，及对提高电子产额的作用。
2、研究要点以开发新型微构造黑硅材料及其广谱高效太阳能电池器件为主要目标，研究激光辐照材料和电池器件制备中的基础物理及相关技术问题：（1）超快激光脉冲作用下硅表面晶锥形成机理研究研究激光脉冲加工黑硅初期的瞬态过程，分析其中的光电、光压等光物理和化学过程，建立激光脉冲加工硅表面超快动力学和热力学过程模型；研究激光波长、脉冲宽度、激发频率、单脉冲峰值功率等参数对表面波纹出现、融滴自组装、晶锥形成的影响，研究表面准周期表面波纹、融滴自组装与材料固有的晶格对称性、应力、缺陷态之间的关系；揭示辐照激光与硅表面的相互作用机理、表面微纳结构的形成过程与机理，建立其物理模型，为确定最优化黑硅制备参数提供理论依据。
为制备高质量、大面积器件级黑硅材料提供理论指导和实验参数。
设计和研发用于快速制备黑硅材料的同轴双波长短脉冲激光器。
（2）黑硅材料制备及其光电性质研究研究用多波长皮秒激光分别和交叉组合制备黑硅材料的技术；研究在单晶衬底、以及多晶、微晶、非晶硅薄膜上制备黑硅材料的技术；研究在硫系/卤素气氛中、在注入硫系离子和涂有硫系粉末的硅片上制备黑硅材料的技术；研究激光脉冲的强度、波长、脉宽、频率、扫描周期及束斑等光源参数对黑硅材料特性的影响，尤其是对黑硅表面微纳结构的影响；研究衬底温度和气氛压强对黑硅材料的影响；研究黑硅微纳结构形状、密度对入射光反射和吸收的影响；研究硫系掺杂元素在微纳结构层内的浓度、分布和化学结构，及其对黑硅表面能带的影响，对太阳光谱尤其是近红外光吸收率的影响；研究热退火和电子束快速退火对降低激光辐照引起的晶格损伤和对光谱吸收率变化的影响，提高黑硅材料的载流子迁移率；建立光学减反物理模型，计算模拟晶锥阵列对入射光的减反作用；深入理解黑硅特点及其实质内涵，为制备黑硅太阳能电池奠定基础。
（3）高效黑硅太阳能电池设计与制备根据杂质能级的光电离截面计算电子在深能级上被激发的概率，建立价带、深能级和导带三级/或多级光吸收的物理模型；研究硫系元素重掺下的深能级局域态叠加，深能级子带上载流子的寿命和输运，以及俄歇电子产出。
研究深能级子带对费米能级、内建电场、少子寿命和电池开路电压的影响；分析黑硅/硅pn 结能带结构，研究黑硅中的光生电子—空穴对的分离、输运问题，建立黑硅中光生载流子的输运模型；研究新型化合物的量子效应及其对光生载流子的作用。
研究黑硅与衬底之间的缓变同质结、黑硅与p型覆盖层之间的突变异质结结构；研究内建电场的分布，及其在反偏压作用下电流输出的特性和机理；分析影响黑硅太阳能电池短路电流、和开路电压的瓶颈，设计内建电场与光吸收区重合的器件结构；分析光生电子—空穴对的产生、分离和载流子输运过程，特别是对深能级子带上电子的输运和收集；多电子产额机理的实验验证；计算模拟含有深能级子带的器件结构特性、探索提高黑硅太阳能电池光电转换效率的途径，研制黑硅单结和npn双同质结太阳能电池。
设计新型等离激元/有机基复合膜/黑硅异质结构太阳能电池；研究优势协同复合原理、复合界面结构与特性；研究复合半导体体异质结上的光电转换过程和载流子的输运机理；研究金属纳米颗粒大小、形貌、间距、介质材料等对其消光谱的影响；研究短路电流、开路电压、填充因子以及功率效率与复合薄膜的组份、复合方式、结构和形貌之间的关联，反馈到器件设计中，优化器件性能。
二、预期目标1、总体目标从当前我国能源领域发展的重大需求出发，选择具有自己特色和良好基础以及可能引发新的技术革命的新型微纳结构硅材料及其广谱高效太阳能电池为突破点，研究超快激光与硅表面相互作用机理及硅微纳结构器件物理，制备减反与广谱吸收的黑硅材料，探索黑硅太阳能电池的红外光电转换、和多电子产出的机理，建立晶锥阵列的光减反模型、多级光吸收模型、以及深能级子带电子输运通道，为揭示光生电子—空穴对的分离和输运提供关键技术支撑，发展具有自主知识产权的太阳能电池材料、器件的全套理论方法及制备技术，提高我国半导体材料科学研究整体水平和创新能力，确立我国在太阳能电池材料及器件在国际上的先进地位，推动可再生清洁能源研究发展。
（1）五年目标：研究转换效率达到或超过30%的硅太阳能电池。
（2）两年目标：制备出黑硅太阳能电池样片原型器件，具体指标为1）黑硅太阳能电池指标：原型电池效率：>15%2）黑硅材料指标表面光反射率：<10%（250nm<λ<1000nm），<15%（1000nm<λ<2500nm）光吸收率：>85%（250nm<λ<1000nm），>80%（1000nm<λ<2500nm）工作波长范围：250~2500nm材料面积：>10⨯10mm2表面均匀性：>70%3）发表SCI和EI收录论文40篇以上；4）申请具有自主知识产权的专利16项以上；5）培养博士生和硕士生约24名。
6）取得一批重要成果，培养一支高水平的青年学术带头人队伍。
2、两年预期目标（1）超快激光脉冲作用下硅表面晶锥形成机理的预期目标探明超短激光脉冲微构造初期的光物理和光化学原理，揭示超快激光脉冲和硅表面相互作用的非线性动力学过程，以及表面纹波与融滴自组装的微观机理。
建立超快激光脉冲微构造硅表面的动力学模型，从物理机制上解释黑硅表面晶锥形成的动力学和热力学起因。
为研制新型微纳结构硅材料、以及对此微纳结构的可控性打下理论基础。
（2）黑硅材料制备及性质研究的预期目标用超快激光脉冲制备出表面晶锥阵列、且非平衡过饱和掺杂的黑硅材料；通过对黑硅微观结构、光学反射和透射的测试分析，揭示黑硅材料的减反、广谱吸收与表面微纳结构之间的关系，计算模拟出能够最大限度减少反射的实际晶锥阵列结构参数；掌握黑硅材料制备和性质控制的关键技术，使激光微构造黑硅材料的反射率<10%、吸收率>85%（250~1000nm）、反射率<15%、吸收率>80%（1000~2500nm），可直接用于器件制备，达到当时国际最好水平。
（3）高效黑硅太阳能电池设计与制备的预期目标测试分析深能级瞬态谱（DLTS），建立黑硅三能级光吸收模型；分析载流子损失的原因，建立黑硅的同/异质结能带结构模型，光生载流子的输运模型；阐明偏压下高电子产额的机理，为黑硅材料制备及其电池器件研制提供理论基础。
根据黑硅的N+半导体材料特性，设计不同结构的电池模型，作理论计算和分析对比，探索黑硅太阳能电池的短路大电流、开路高电压的实现途径。
制备黑硅单结太阳能电池原型器件，测试并分析器件参数，优化和提高黑硅太阳能电池的整体性能，使其光电转换效率初步达到15％。
构筑等离激元陷光结构/有机基复合膜/黑硅异质结构太阳能电池；探明有序金属纳米颗粒阵列表面等离激元增强光吸收的机理，实现对金属纳米颗粒消光谱的人工调控，提高黑硅/有机复合太阳能电池有源区对太阳光的有效吸收；阐明有机基复合膜/黑硅异质界面的光物理过程，优化太阳能电池的结构设计；利用体异质结对光生激子的高效分离作用和载流子传输网络，降低光生激子的二次复合几率，提高光生电荷的传输效率，从而使转换效率达到国际最好水平。
三、研究方案1、学术思路根据有限目标、重点突出的原则，从知识创新的高度出发，以国家对能源的重大需求为背景，开展基于超快激光脉冲微构造硅表面的动力学过程、黑硅材料的广谱吸收与表面微纳结构的关系、及黑硅太阳能电池的光电转换机理三个关键科学问题的基础研究，从黑硅的深能级理论研究与多途径的材料制备入手，力求从物理本质上优化黑硅材料结构的设计和器件制备工艺，发展具有自主知识产权的新型黑硅材料和太阳能器件的制备技术，建立相应理论与材料/器件制备的原始技术创新体系，研制出新一代太阳能光伏器件，从根本上提高我国太阳能领域学科的整体水平与创新能力。