美納米技術“黑硅”太陽能電池效率達到18.2％

在美國能源部國家可再生能源試驗室（NREL）的科學家們日前宣布采用采用納米技術加工的黑硅太陽能電池效率達到18.2％。NREL據稱這是該技術的巨大沖破，為降低太陽能成本邁進了一大步。

為制作黑硅材料，NREL首先在硅片表面制備銀納米顆粒，然后在通過濕法刻蝕制作特殊的多孔表面結構。通過控制溶液的配比，科學家可以調整納米結構的形態。

NREL的研究人員日前在《自然•納米技術》發表了題為An18.2%-efficientblack-siliconsolarcellachievedthroughcontrolofcarrierrecombinationinnanostructures的文章，公布了這一結果。

黑硅材料納米表面結構截面SEM圖像

NREL稱其納米結構的光學性能要好于目前使用的減反射涂層。但是截至此前，他們使用黑硅材料制作的太陽能電池效率還無法與一般電池相比。

通過分解，研究人員認為由于表面采用納米多孔結構，表面積大幅張大，表面復合和俄歇復合限制了電池對光子的吸收，這也嚴重限制了電池的電壓和電流。為處理這一問題，NREL采用淺結輕摻雜，降低表面摻雜濃度，另一方面通過更平緩光滑的納米結構減少表面復合。通過以上兩點優化，NREL最終得以制作出效率18.2%的黑硅電池。

黑硅電池I-V特性曲線與常規電池比較，試驗電池大小僅為0.8081cm2

項目首席研究員HowardBranz表示，下一個挑戰是將這一技術產業化，然后通過優化使效率沖破20％。

論文第一作者，NREL博士后研究員JihunOh表示，這一研究結果清楚地聲明通過結合納米結構和制作工藝的優化，我們可以減少電池對陽光的反射，最終降低成本。

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