美寻找到低温生产晶体硅的新途径 -太阳能产业有望甩掉污染耗能“黑帽子”

美国密歇根大学研究人员1月24日表示，他们开发出一种低温制造晶体硅的新途径，有望让计算机和太阳能电池更便宜更环保。

二氧化硅约占地壳总量的40%，但是将二氧化硅转变成晶体硅的工业方式不仅成本高，同时极端的加工条件带来了严重的环境污染。密歇根大学化学和应用物理教授史蒂芬·马尔多纳多说，目前现代电子产品中的晶体硅是在超过2000华氏度（约1093摄氏度）高温条件下通过一系列高能耗化学反应获得，整个过程会产生大量的二氧化碳。

马尔多纳多率领的研究小组最近寻找到了在180华氏度（82摄氏度）下直接获取硅晶体的途径，他们的发现借助了人们在自家厨房中便可观察到的糖水结晶现象——当糖的水溶液呈超饱和状态时，糖会自然地形成晶体。

马尔多纳多说，在他们的研究中，液体金属取代了水溶剂，硅取代了糖溶质，所得到的溶液含有四氯化硅，并被分成堆积在液体镓金属电极中。来自镓金属的电子将四氯化硅转变成原料硅，而原料硅随后被溶入液体金属中。液体金属是这一新途径加工过程中十分重要的一个方面，许多固体金属也能提供将四氯化硅转变成原料硅所需的电子，但是只有像镓这样的金属才能在不需要额外热能的情况下形成帮助硅晶体生成的液体。

堆积在液体镓电极表面的晶体硅为深色薄片，其直径为1/2000毫米。马尔多纳多希望通过改进生产工艺获得更大尺寸的硅晶体，专门用于光电转换或储能等方面。研究小组正在了解晶体硅生产新途径中的几个变量，其中包括使用其他低熔点的金属合金。

如果新途径被证明可行，那么其将具有十分重大的意义，特别是对太阳能工业而言。晶体硅是目前最主要的太阳能材料，硅的高成本导致众多研究人员在积极寻求替代半导体。不过，马尔多纳多同时表示，现在要精确地计算出新途径究竟能让硅晶体的价格下降多少还为时过早，但是新途径的确具有规模化、低成本和环保生产晶体硅的潜力。他们还在探索其他方法，包括使用其他低熔点金属合金，最终实现一步将二氧化硅转变成晶体硅。（记者毛黎 王小龙）

总编辑圈点

硅是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。自从19世纪科学家们发现晶体硅的半导体特性后，它几乎改变了一切，甚至人类的思维。如今，我们的生活中几乎处处可见“硅”的身影和作用，晶体硅太阳能电池也是近年来形成产业化最快的。太阳能虽为绿色新能源产业，然而其所需硅的提取却污染耗能，使得这一绿色产业平添了一抹灰色，而文中提到的低温生产晶体硅新途径或将还原“绿”的本色。