在美國(guó)能源部國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）的科學(xué)家們?nèi)涨靶疾捎貌捎眉{米技術(shù)生產(chǎn)的黑硅太陽能電池效率達(dá)到18.2％。NREL據(jù)稱這是該技術(shù)的巨大突破，為降低太陽能成本邁進(jìn)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(jié)構(gòu)。通過控制溶液的配比，科學(xué)家可以調(diào)整納米結(jié)構(gòu)的形態(tài)。

NREL的研究人員日前在《自然•納米技術(shù)》發(fā)表了題為An18.2%-efficientblack-siliconsolarcellachievedthroughcontrolofcarrierrecombinationinnanostructures的文章，公布了這一結(jié)果。

黑硅材料納米表面結(jié)構(gòu)截面SEM圖像

NREL稱其納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)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普通電池相比。

通過分析，研究人員認(rèn)為由于表面采用納米多孔結(jié)構(gòu)，表面積大幅擴(kuò)大，表面復(fù)合和俄歇復(fù)合限制了電池對(duì)光子的吸收，這也嚴(yán)重限制了電池的電壓和電流。為解決這一問題，NREL采用淺結(jié)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(jié)構(gòu)減少表面復(fù)合。通過以上兩點(diǎn)優(yōu)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(guī)電池比較，實(shí)驗(yàn)電池大小僅為0.8081cm2

項(xiàng)目首席研究員HowardBranz表示，下一個(gè)挑戰(zhàn)是將這一技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，然后通過優(yōu)化使效率突破20％。

論文第一作者，NREL博士后研究員JihunOh表示，這一研究結(jié)果清楚地表明通過結(jié)合納米結(jié)構(gòu)和制作工藝的優(yōu)化，我們可以減少電池對(duì)陽光的反射，最終降低成本。