项目名称: 太阳能电池中高效率分色聚焦衍射光学元件的设计和制作

项目编号: No.91233202

项目类型: 重大研究计划

立项/批准年度: 2013

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 杨国桢

作者单位: 中国科学院物理研究所

项目金额: 300万元

中文摘要: 提高太阳能电池的转化效率和降低成本是太阳能电池得到广泛应用中两个基本课题,采用新型太阳能电池和发展分色聚焦的光学系统是推动上述问题解决的两个重要途径。本申请重点是发展新型的分色聚焦系统,我们曾提出过一种新的衍射光学元件设计方法(获2003年国家自然科学二等奖)。本申请拟发展和改进原有方法,使其能运用到太阳能电池的分色聚焦系统中,并运用光刻技术对所设计的衍射光学元件进行加工,在实验中定量表征其分色和聚焦功能。衍射光学元件主要性能指标为:理论光——光转换效率大于80%,实验光——光转换效率大于60%,聚焦倍数大于100倍。由于所设计的衍射光学元件可通过现代光刻技术加工模板,然后用压印技术批量复制生产,这种系统可用于任何种类的太阳能电池,从而为高效率太阳能电池的广泛应用提供一种廉价的途径。特别是分色聚焦光学系统可以和新型太阳能电池协同优化设计,从而有效地提高新型太阳能电池的转换效率。

中文关键词: 分色聚焦衍射光学元件;改进的杨——顾算法;分色聚焦效率;光电转换效率;太阳能电池

英文摘要: Increasing light-to-electricity conversion efficiency and decreasing the cost are the two basic topics for wide applications of solar cells. Using new concept solar cells and developing spectrum splitting and concentrating optical systems are two important ways to promote solving the above problems. In this application, we are devoted to developing a new spectrum splitting and concentrating system. The applicant has proposed a new algorithm for designing diffractive optical elements (DOEs),which earned him the Second Class Prize of National Natural Science Award in 2003. In this application, we intend to further develop and improve the original algorithm, so that it can be used to design spectrum splitting and concentrating DOEs for solar cells. Then, we will use photolithographic technology to fabricate the designed DOEs, and measure the spectrum splitting and concentrating performances quantitatively in experiments. The main features of the designed DOEs: theoretical and experimental light-to-light transform efficiencies are more than 80% and 60%, respectively; concentration ratio of light is more than 100 times. Since the template of the designed DOEs can be fabricated by using modern photolithographic technology and more copies can be produced by nanoimprint technology, therefore, our proposal provides a che

英文关键词: SSBC diffractive optical element;improved Yang-Gu algorithm;spectrum separation and focusing efficiency;photoelectric conversion efficiency;solar cells

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