“黑硅”太阳能电池！效率达22.1％

新开发的转换效率为22.1％的太阳能电池单元（黑色部分）。单元面积为9cm2。（图片由阿尔托大学提供）

芬兰阿尔托大学（Aalto University）与西班牙加泰罗尼亚理工大学（Universitat Politecnica de Catalunya）的研究人员开发出了转换效率高达22.1％的太阳能电池单元。据介绍，这是通过“黑硅”（Black Silicon）技术实现的，相关论文已发表在学术杂志《自然纳米技术》（Nature Nanotechnology）上。22.1％的转换效率是由德国Fraunhofer ISE CalLab确认的。该技术仍处于研发水平，不过，继松下、夏普及Sunpower公司之后，转换效率大幅超过20％的开发实例越来越多。

此次这两所大学开发的黑硅技术的要点是：（1）通过将表面加工成长度为0.8μm左右的剑山形状，大幅减少了反射；（2）背面电极型；（3）在单元正面和背面形成防复合膜（钝化膜），从而减少了电子与空穴的载流子复合。

阿尔托大学从2012年前后开始开发这项技术。2012年10月达到了18.2％的转换效率，2013年4月提高到了18.7％。此次的试制品将转换效率又提高了3个百分点以上，达到22.1％。此次试制的太阳能电池单元比较大，面积为9cm2。

此次能大幅提高转换效率的原因是，在单元表面形成防复合膜时，采用原子层沉积（atomic layer deposition：ALD）法形成了氧化铝（Al2O3）层，并优化了该层的厚度等，从而大幅减少了载流子复合。此次采用的是厚度为20nm的Al2O3层。

在高纬度地区也能高效发电

这种太阳能电池采用了独特的表面加工技术，因此，在波长为500～800nm的范围内，电池表面的可见光反射率几乎低于0.5％。开发这项技术的阿尔托大学教授Hele Savin表示，基于黑硅技术的太阳能电池非常适合在芬兰等高纬度地区使用。原因是，虽然高纬度地区的太阳高度较低，但采用独特的表面加工技术之后，从低角度入射的光线也很难被反射，因此可以更加有效地利用太阳光。论文中介绍称，与额定转换效率相同的普通太阳能电池相比，黑硅太阳能电池每天的发电量要高出3％。

顺便一提，夏普采用与黑硅类似的技术，于2014年3月在1.9cm见方（3.6cm2）太阳能电池单元“BLACKSOLAR”上实现了25.1％的转换效率（参阅本站报道）。该公司2015年4月推出了采用BLACKSOLAR技术的光伏面板产品的转换效率为19.1％。（记者：野泽 哲生）