砷化镓太阳能电池

一
分 子“ 电动 车＂
据英 国广播公司 （ Ｂ ） Ｂ Ｃ 报道 ， 兰科 荷 学家展示 了全球 最小的、 由单个分子制成 的分子 “ 电动 车” 该 “ ， 电动车 ” 也有 ４个 “ 轮子” 当施加微 弱电流时 ， 向前行驶。 ， 会 科学家们表示 ， 这种分子“ 电动车” 有望应 用 于许 多微 观 领 域 ， 比如 把 微 量 药 物 送 到 人体特 定位 置等 。相 关研 究 发表 在 最 新一 期《 自然》 杂志上。 未来任何在纳米尺度工作 的人工运输 装 置和机 器 人 ， 可 能 需 要 能 在 一 个 表 面 都 上定 向平移 的分 子。然而， 在设计这种分 子时， 科学家们通常利用光能、 化学能或 电 能来调控该分子 与表 面的互 动 ， 研究工作 面 临很 大 障碍 。 荷兰屯特大学的化学家蒂博尔 ・ 贝 库 纳奇领 导 的科研 小 组 通过 将 ４个 旋 转 的运 动单元 （ 相当于汽车的４个轮子 ） 附着到一 个 中心 轴 上 ， 造 出一 个 可 定 向移 动 的 分 制 子。如果用特别细小 的探针触碰一下该分 子， 为之提供微弱电流， ４个“ 轮子” 就会开 始旋转 ， 驱动 整个分子前行。他们 在铜板 表面对分子 “ 电动 车” 进行 了测试 ， 结果 显 示， 施加 １ Ｏ次电流 ， 该分子 “ 电动车” 就可 以行进 ６纳米 。 库贝纳奇解释说 ， 这辆 “ 电动车” 的工 作原理与很多生物体组织 中天然存在的现 象 类似 。在 机 体 组织 中 ， 些 蛋 白质 受 电 有 流刺激后 会变 形 ， 而 产 生运 动 ， 肉收 缩 从 肌 就 是基 于该 原 理 。在 该 研 究 中 ， 加 电 流 施 后， 转子吸收电子 ， 会诱导转子 的结构发生 变 化 ， 动 该 分 子 在 铜 表 面 移 动 。通 过 改 推 变各运动单元 的旋转运动方 向， 这个 自我 推进 的分子“ 四轮” 结构便能沿随机 的轨迹 运动或优先沿线性轨迹运动。库贝纳奇指 出， 这种设计 为探索更复杂 的分子机 械系 统提供了起点 ， 未来科 学家们或许 能对 它 们的运动方向完全进行控制。 不过 ， 因为最 新研 究 是 在 一２６ 的低 ２℃ 温和高度真空环境 中完成 的， 这样 的分子 “ 电动 车 ” 用 于 实 际还 很 遥 远 ， 务 之 急 应 当 是让其能在正常环境下工作。
砷 化镓 太 阳能 电池
据美 国物 理 学 家组 织 网 报道 ， 国科 美 率 。太 阳能 电池 吸收 阳光 后 产生 的 电子 必 须被作为电提取 出来 ， 而那些没有被 足够
学家通过与传统科 学研究 相反的新思路 ， 用砷化镓制造出了最高转化效率达 ２ ．％ ８４ 的薄膜太阳能电池。该太阳能电池效率提 升的关键并非是让其吸收更多光子而是让 其释放 出更多光子 ， 未来用砷化镓制造 的 太 阳能 电 池 有 望 突 破 能 效 转 化 记 录 的极
光 学精 密 机 械
２１ ０ 第 ４期 （ 第 １ ３期 ） １年 总 ２
新 型 电 力 电 子 芯 片
由江苏宏微科技有限公 司 自主研发的 大 功 率 超 快 速 软 恢 复 外 延 型 二 极 管 （ Ｒ Ｄ 芯片和 １０ Ｖ １０Ｖ大功率绝缘 ＦＥ ） ２０ ／ ７０ 栅双极晶体管 （Ｇ Ｔ 芯片 ， １ ＩＢ ） 于 ０月 ２ ５日 顺 利通 过有关 专 家 组鉴 定 。专 家组 一 致 认 为， 该公司自主研制 的非穿通型（ Ｐ ）Ｇ Ｎ Ｔ Ｉ— Ｂ Ｔ芯片和 Ｆ Ｅ Ｒ Ｄ芯片， 主要性能指标均达 到国际先进水平 ， 中 １０ Ｖ ＩＢ 其 ２０ Ｔ主要性 Ｇ 能指标 超 过 了 国 际 同类 产 品 的 先 进 水 平 。 标 志 着我 国新 型 电力半 导 体器 件 从 此走 上 了产业 化 道 路 ， 始 追 赶 并 逐 渐 超 越 世 界 开 领先水 平 的新里 程 。 ＩＢ Ｇ Ｔ和 Ｆ Ｅ Ｒ Ｄ器件 是 电力 电子装 置 和 系统中的 Ｃ Ｕ 被国际 电力电子行业公认 Ｐ， 为电力电子技术第三次革命最具代表性 的 器件。新 型 电力 电子技术 是 改造传 统工 业、 促进新 型高新 技术产业发展的关键技 术之一 ， 可广泛应用于风力发 电系统 、 阳 太 能电源、 航空、 航天等多个领域。 近年来 ， 国电力 电子器件 的市场一 我 直保持快速增长的势头。２ １ 年预计市场 ０ １ 销售收入总额将突破 １８ ６０亿元 ， 年均增长 率将达到 ２ ． ％。在分立器件 中， ０１ 大功率 高频新型电力半导体器件 Ｉ Ｂ 、 Ｄ Ｏ Ｇ Ｔ Ｖ Ｍ Ｓ和 ＦＥ Ｒ Ｄ是增 长最快 的器 件 ， 增 长速 率 将达 年 到 ２ ％左 右 。 ５ 江苏宏微科技 有限公 司副 总裁 、 片 芯 事业部总经理刘利峰介绍 ， Ｂ Ｉ Ｔ和 Ｆ Ｅ Ｇ ＲＤ 产 品在 国 外 发 达 国家 已 经 成 熟 发 展 了 ２ Ｏ 余 年 ， 我 国一 直 处 于科 学 研 究 和 试 验 样 但 品阶段 ， 要参 数 不 能 满 足 工 业 化 的生 产 主 需要 。宏 微 科 技 具 有 自主 知 识 产 权 ＩＢ ＧＴ 和 ＦＥ Ｒ Ｄ产 品 的产 业 化 生 产 ， 仅 打 破 了 不 我国电力电子系统与装置对 国外产品的长 期依 赖 ， 少 了我 国 系 统 与 装 置 的生 产成 减 本， 增加我国整机 产品在 国内外市场 的竞 争力， 同时 ， 对高污染、 低效率 的传统 工业 进行彻底改造和更新换代 ， 减少工业污染 ， 提高电能和其它 资源 的使 用效率 ， 都起 到 了推动作 用 。
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的薄膜太 阳能 电 池 。这 种 电池 不 仅 打 破 了 此前的转化效率 ， 成本 也低于其他太 阳 其 能电池。目前效率最高的商用太阳能电池 由单晶硅 圆制 造， 高转化 效率 为 ２ ％。 最 ３ 砷化镓虽然 比硅贵 ， 但其 收集光 子 的效率 更高 。就 性 价 比而 言 ， 化 镓 是 制 造 太 阳 砷 能 电池 的理 想材料 。 亚布鲁诺 维契说 ： 太 阳能 电池 的高 性 “ 能与外部荧光有关 ， 我们 的理论将 显著改 变未来太 阳能电池的面貌， 我们将 生活在 个太阳能电池非常便宜而且高效 的世界 中 。 ”
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源转化效率和提供的电压就越高。外部荧 光是太 阳能电池转化效 率达 到理论最大 值—— 肖克莱 ・ 奎塞尔效率极 限的关键。 对于 单 Ｐ ｎ — 结太 阳能电池来说 ， 这个最大 值约 为 ３ ． ％ 。 ３５ ” 参与研 究 人 员 欧 文 ・ 勒 解 释 道 ， 米 在 太 阳能 电池 的 开路 环境 中 ， 电子无 处 可 去 ，衡入射的太阳光。 基于此 ， 由亚布鲁诺维契联合创 办的 阿尔塔设备公司使用亚布鲁诺维契早期研 发的单 晶薄膜技术——外延层剥离技术 ， 用砷化镓制造出了最高转化效率达 ２ ．％ ８４
限。
过去 ， 学家们都强调通 过增加太 阳 科 能吸 收光子 的数 量 来 提升 太 阳能 电池 的效
快速提取 出的电子会衰变并释放出 自己的 能量 。 美国能源部下属的劳伦斯伯克利 国家 实验室科学家伊 莱 ・ 亚布鲁诺维契领导 的 研究表明 ， 如果这些释放 的能量作 为外部 荧 光排 放 出来 ， 阳能 电 池 的 输 出 电压 就 太 会提高。亚布鲁诺维契说 ： 我们 的研究表 “ 明， 太阳能电池释放光子 的效率越高 ， 能 其