NREL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实验室(NREL)的科学家们日前宣布采用采用纳米技术生产的“黑硅”太阳能电池效率达到18.2％。NREL据称这是该技术的巨大突破，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“An 18.2%-efficient black-silicon solar cell achieved through control of carrier recombination in nanostructures”的文章，公布了这一结果。

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普通电池相比。

通过分析，研究人员认为由于表面采用纳米多孔结构，表面积大幅扩大，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。为解决这一问题，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。

项目首席研究员Howard Branz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突破20％。 “

论文第一作者，NREL博士后研究员Jihun Oh表示，这一研究结果“清楚地表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。”