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宽光谱高效复合光学薄膜的关键技术及应用

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登记号:G20201078

所属行业:信息传输、软件和信息技术服务业

学科分类:信息科学与系统科学;

关键词: 太阳电池 光学薄膜 光学参数追迹技术 红外成像光谱仪 短波红外高透

绿色分类:其他资源效率提升;

  • 基本信息
成果名称: 宽光谱高效复合光学薄膜的关键技术及应用
成果登记号: G20201078 学科分类: 信息科学与系统科学;
绿色分类: 其他资源效率提升; 项目关键词: 太阳电池  光学薄膜  光学参数追迹技术  红外成像光谱仪  短波红外高透
推荐单位:

中国科学院上海技术物理研究所

成果所处阶段: 成熟应用阶段
合作方式: 合资合作,面洽, 成果所属行业: 信息传输、软件和信息技术服务业
国家/地区: 中国 知识产权: 发明专利,其他
简介: 点击查看

本项目属于信息科学与系统科学基础学科其他学科领域。光学薄膜能够调控入射光的吸收和反射,提高光电器件的光学利用效率,是光电系统的必备元器件,其技术难点在于光学设计和薄膜制备。为提高成像光谱仪和硅太阳电池的光电转换性能,项目设计了新的膜系结构调控薄膜的工作波长,提出了先进的光学参数追迹方法,解决了薄膜结构精准控制的难题,研发了可见-红外光高效利用的复合光学薄膜,实现了航天验证与市场推广。主要创新点:  1.提出了透射率倒数-位相厚度的光学监控追迹技术,大幅提升了非规整厚度膜系厚度的控制精度。与传统方法不同,新方法以直角坐标系下的点坐标(1/T,0.5(1/TE-1/TS)sin(2φ))为目标对象,在膜层生长过程中获得两个信号极值点后,能独立地获取膜层生长信息,并且在实际镀膜过程中和不同预期下能对膜层折射率进行修正以及实现厚度自动补偿。该方法兼具直观的膜系光学特性表征和快速的膜层生长厚度反演功能,比当前最先进的导纳追迹法的监控精度提高一倍以上。  2.提出了诱导分色与负滤光膜系相结合的技术方案,复合薄膜实现了可见光高反、(近)短波红外高透。硫化锌/银/硫化锌复合薄膜的精准控制提升了近红外波段的光通量,负滤光膜系的引入显著提高了短波红外通道的光通量,薄膜将0.9-2.2微米红外光谱通道的分色效率由约50%提高到70%以上,从而保证了光谱图像质量;高反膜系使可见光透射率低于1%,确保了红外器件能够长期稳定工作。该技术解决了我国风云三号气象卫星03星的红外成像光谱仪的光谱通道增多导致近红外和短波红外通道的分色效率偏低,以及可见光辐照引起红外器件光学致盲的技术难题。  3.提出利用氧化铝的场效应钝化和氧化锌的高效减反机理,实现了硅电池的表面钝化和宽光谱陷光。氧化铝的场效应钝化机制有效钝化硅表面的悬挂键,解决了电学损失的技术难题;氧化锌薄膜对380-1100nm波段的太阳光减反效果十分显著,加权平均反射率降低了50%,基本解决了光学损失的难题。复合薄膜技术达到了国家重大科学研究计划的相关指标要求,成功应用于晶澳(扬州)太阳能科技有限公司(美国纳斯达克证券交易所上市)的硅电池,将其转换效率从18.6%提高到20.3%,产生了明显的经济效益。  本项目获得授权国家发明专利10项,发表SCI 论文18篇,他引209次。光学薄膜成功应用于红外成像光谱仪和硅太阳电池,为我国风云三号气象卫星03 星获取高分辩的红外通道图像数据提供了重要技术支撑,有力提升了我国气象观测和空间遥感的国际地位和水平,近3 年为晶澳(扬州)公司创造利润达2.33亿元。

姓名: 戴宁 性别:
出生日期: 2020-05-27 08:00:00.0 职务:
国籍(地区): 中国 联系地址: 上海市虹口区玉田路500号
电子邮件: mfliu@mail.sitp.ac.cn
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