美纳米技术“黑硅”太阳能电池效率达到18.2％

在美国能源部国家可再生能源试验室（NREL）的科学家们日前宣布采用采用纳米技术加工的黑硅太阳能电池效率达到18.2％。NREL据称这是该技术的巨大冲破，为降低太阳能成本迈进了一大步。

为制作黑硅材料，NREL首先在硅片表面制备银纳米颗粒，然后在通过湿法刻蚀制作特殊的多孔表面结构。通过控制溶液的配比，科学家可以调整纳米结构的形态。

NREL的研究人员日前在《自然•纳米技术》发表了题为An18.2%-efficientblack-siliconsolarcellachievedthroughcontrolofcarrierrecombinationinnanostructures的文章，公布了这一结果。

黑硅材料纳米表面结构截面SEM图像

NREL称其纳米结构的光学性能要好于目前使用的减反射涂层。但是截至此前，他们使用黑硅材料制作的太阳能电池效率还无法与一般电池相比。

通过分解，研究人员认为由于表面采用纳米多孔结构，表面积大幅张大，表面复合和俄歇复合限制了电池对光子的吸收，这也严重限制了电池的电压和电流。为处理这一问题，NREL采用浅结轻掺杂，降低表面掺杂浓度，另一方面通过更平缓光滑的纳米结构减少表面复合。通过以上两点优化，NREL最终得以制作出效率18.2%的黑硅电池。

黑硅电池I-V特性曲线与常规电池比较，试验电池大小仅为0.8081cm2

项目首席研究员HowardBranz表示，下一个挑战是将这一技术产业化，然后通过优化使效率冲破20％。

论文第一作者，NREL博士后研究员JihunOh表示，这一研究结果清楚地声明通过结合纳米结构和制作工艺的优化，我们可以减少电池对阳光的反射，最终降低成本。

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