光子晶体开关仿真过程 NIMS发现蜂窝结构可产生新型激光振荡现象

动态导航

1.NEDO和大崎共同开发煤气化燃料电池复合发电（IGFC）和二氧化碳分离、回收技术事业

2.NIMS发现蜂窝结构可产生新型激光振荡现象

3.AISR研发新技术抑制太阳能电池输出功率的下降

1.NEDO和大崎共同开发煤气化燃料电池复合发电（IGFC）和二氧化碳分离、回收技术事业

NEDO和大崎公司共同开发了煤气化燃料电池复合发电（IGFC）和二氧化碳分离、回收技术事业，该事业属于新型低碳煤炭火力发电。12月25日，两家公司开始第二阶段的二氧化碳分离和回收型吹氧煤气化复合发电的实证试验。此次实证试验将从商业发电成套设备（1500℃级IGCC）的气体中分离、回收90%的二氧化碳。目标是达到现有最先进微粉碳火力发电方式同等的输电端效率（高发热量标准）的40%。通过此次试验验证二氧化碳分离和回收型吹氧IGCC系统并向日本国内外普及，为全球抑制二氧化碳排放量做出贡献。

2.日本发现蜂窝结构可产生新型激光振荡现象

日本物质·材料研究机构（NIMS）发现由蜂窝型光子晶体的拓扑特性引起的新型光封闭现象，继而成功制作出具有优异指向性的微激光。未来激光光源是开发通信、传感器、DNA处理等创新性技术的关键，其应用前景备受期待。一般来说，物质所具有的拓扑特性会在系统表面或边缘的局部表现出来。利用该特性可以实现不带电阻的电流和不发生散射的光·电磁波的传播，但现在尚未明确拓扑特性是否能够提升整个系统性能。

由物质·材料研究机构（NIMS）国际材料纳米建筑研究基地（WPI-MANA）首席研究员古月晓、初级研究员王星翔以及北京大学马仁敏教授组成的研究团队将不具有拓扑特性的光子晶体分布在具有拓扑特性的发光半导体光子晶体周围，结果发现光在边界处反射、封闭在中心部位的光模式有放大现象。该方法的独特之处是可以以三角孔的蜂窝排列为基础，通过三角孔的位置距离蜂窝排列单位晶格中心的远近来区分光子晶体是否具有拓扑特性。而且室温下的光照射激光振荡在谐振器表面的垂直方向上仍具有优异的指向性。此外，现已确认发光阈值等激光特性指标满足电气电子工程师学会（IEEE）及其他工业标准。

该研究中拓扑特性引起的激光振荡现象将为超小型且具有优异指向性固体激光光源的研发指引方向。未来近场光学显微镜、基于光学漩涡的光镊等有望为医疗和生命科学技术的创新发展作出贡献。

（a）拓扑光子晶体谐振器的SEM图像

（b）激光光谱的泵浦功率依赖性。

3.AISR研发新技术抑制兆瓦级太阳能发电厂太阳能电池输出功率的下降

产业技术综合研究所（AIST）太阳光发电研究中心先进工艺团队以及化合物薄膜团队联合开发出一种新型技术，仅将透明导电膜覆盖在太阳能电池单体表面就能充分抑制电势诱导衰减（PID），大大降低了短时间内发电量低下的风险。此次开发的单体可通过透明导电膜收集在断线处的载体，且不会降低发电性能。另外该技术采用廉价、简单的方法，可以直接使用以往使用过的太阳能电池部件和制造工艺，制造成本低且几乎不会降低初始转换效率。

为了验证上述情况，实验制作了覆盖有ITO膜单体的太阳能电池模块和未覆盖ITO膜单体的太阳能电池模块。图2展示了上述两个模块的截面图，在温度85°C、相对湿度2%以下相对苛刻的条件下，向单体施加-2000福特的电压，进行两个模块的PID加速测试实验。如图3所示，在使用未覆盖ITO膜单体的太阳能电池模块中，经24小时测试后输出功率大约下降到初始值的10％。在使用覆盖有ITO膜单体的太阳能电池模块中，经一周测试后输出功率并未下降。因此可以明确通过将透明导电膜覆盖在太阳能电池单体表面可以充分抑制PID 。

图2 使用传统结构太阳能电池单体的太阳能电池模块截面图

使用将透明导电膜覆盖在防反射膜的太阳能电池单体的太阳能电池模块截面图：

图3 使用传统结构和使用新型结构的太阳能电池模块的PID加速测试时间对输出功率保持率的依赖性