近日獲悉，美國國家可再生能源實驗室(NREL)的科學家利用納米技術，制成了轉換效率可達18.2%的黑硅太陽能電池。這一數字相當具有競爭力，有關技術突破也向降低太陽能使用成本邁進了一大步。相關研究論文發表在近期的《自然·納米技術》雜志在線版上。
通常情況下，制造太陽能電池需要涂覆額外的抗反射涂層以降低能源流失，但這將顯著提高成本。針對這一問題，NREL量身定做了一種納米結構的表面，可確保太陽能電池能夠有效地收集生成的電力。研究人員在硅晶片上制成了銀納米島，并將其短暫地浸入液體之中，使每平方英寸的硅晶片表面上形成數十億納米尺寸的小孔。這些小孔比擊中它們的光波還要小，因此太陽光無法識別出表面密度的突然變化，因而能夠減少不必要的陽光反射，也能節約相應的成本。同時，科學家還能通過控制納米結構的載流子復合和表面的化學組成等，實現創紀錄的黑硅太陽能電池轉化效率。
科研人員通過實驗發現，表面積增加中涉及的俄歇復合過程將限制大多數納米結構太陽能電池中的光子聚集，而這種情況一般發生在電池內含有過多的摻雜物時。因此他們試圖通過降低納米結構內的摻雜物濃度來抑制這一過程的發生，從而構建出轉化效率可達18.2%的黑硅太陽能電池。其幾乎可對整個太陽能光譜作出理想的響應。
研究人員表示，這項工作無論對于傳統太陽能電池還是基于納米線或納米微粒的新興太陽能電池都具有巨大影響，因為其首次證明了借助納米結構的半導體也能制成性能良好的太陽能電池。下一步他們還將致力將這一成果轉化到工業實踐之中，并力圖使電池的轉化效率超過20%，之后再在更輕薄的太陽能電池上進行相關納米技術的拓展應用。
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